Polymere sind langkettige Moleküle, die aus sich wiederholenden Einheiten, den sogenannten Monomeren, aufgebaut sind. Die Reaktion, bei der Monomere miteinander verknüpft werden, um Polymere zu bilden, wird als Polymerisation bezeichnet.
Es gibt zwei Haupttypen von Polymeren:
- Lineare Polymere: Bei linearen Polymeren sind die Monomere in einer geraden Kette miteinander verbunden. Ein Beispiel hierfür ist Polyethylen, das aus wiederholenden Ethylen-Monomeren besteht.
- Vernetzte Polymere: Vernetzte Polymere enthalten zusätzliche Verbindungen zwischen den Polymerketten, die sie miteinander verbinden. Diese Verbindungen können kovalente Bindungen sein, die durch chemische Reaktionen entstehen, oder physikalische Bindungen wie Van-der-Waals-Kräfte oder Wasserstoffbrückenbindungen. Vernetzte Polymere haben eine höhere Festigkeit und Steifigkeit als lineare Polymere und werden häufig für elastische Materialien wie Gummi verwendet.
Polymere haben eine breite Palette von Eigenschaften, die von den chemischen Eigenschaften der Monomere und der Art der Polymerisation abhängen. Einige wichtige Eigenschaften von Polymeren sind:
- Molekulargewicht: Das Molekulargewicht eines Polymers, das sich aus der Anzahl der Monomereinheiten zusammensetzt, beeinflusst seine physikalischen Eigenschaften wie Schmelzpunkt, Viskosität und mechanische Festigkeit.
- Elastizität: Viele Polymere sind elastisch und können sich nach Verformung in ihre ursprüngliche Form zurückbilden. Dies ist auf die flexible Natur der Polymerketten zurückzuführen.
- Thermoplastizität vs. Duroplastizität: Thermoplastische Polymere können bei Erwärmung erweichen und schmelzen, wodurch sie wiederholt geformt und recycelt werden können. Duroplastische Polymere sind jedoch irreversibel vernetzt und behalten ihre Form und Festigkeit, wenn sie einmal gehärtet sind.
- Chemische Beständigkeit: Polymere können unterschiedliche Beständigkeiten gegenüber chemischen Substanzen aufweisen. Einige Polymere sind resistent gegenüber Säuren und Basen, während andere durch bestimmte Lösungsmittel oder Chemikalien angegriffen werden können.
- Anwendungsbereiche: Polymere finden in vielen Bereichen Anwendung, einschließlich Kunststoffe, Textilien, Verpackungen, Elektronik, Medizin, Bauwesen und Automobilindustrie. Ihre Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit machen sie zu einem wichtigen Material in vielen industriellen und Alltagsprodukten.
Die Entwicklung und das Studium von Polymeren sind wichtige Bereiche der Materialwissenschaft und Chemie. Durch die gezielte Modifikation der Polymerstruktur können bestimmte Eigenschaften wie Festigkeit, Flexibilität, Transparenz und elektrische Leitfähigkeit verbessert werden, um den Anforderungen spezifischer Anwendungen gerecht zu werden.