Polymerchemie
Die Polymerchemie bzw. makromolekulare Chemie beschäftigt sich mit Aufbau, Eigenschaften und Herstellung von Polymeren.
Inhaltsverzeichnis
Polymere und Polymerchemie
Polymere sind chemische Stoffe, die aus Makromolekülen – also Molekülen großer Molmasse mit sich wiederholenden Strukturelementen – aufgebaut werden. Sie kommen natürlich vor, werden aber auch in großem Umfang synthetisch hergestellt. Ist Letzteres der Fall, bezeichnet man die Polymere oft verallgemeinernd als Kunststoffe.
In der Polymerchemie beschäftigen sich Chemiker mit der Synthese von Polymeren sowie der Aufklärung von deren Struktur und Eigenschaften. Die Modifikation organischer und anorganischer Polymere ist eine wichtige Abteilung der Polymer-Chemie bzw. Polymerwissenschaft, um die Eigenschaften der jeweiligen Kunststoffe an die technischen Anforderungen der Industrie anzupassen.
Kunststoffanalytik
die Kunst Polymere zu untersuchen
Polymere sind unverzichtbare Bestandteile zahlreicher Bauteile und Produkte von der Medizintechnik über Consumer-Artikel bis zur Automobilindustrie. Dabei müssen die Polymere häufig hohen Belastungen standhalten. Um dies gewährleisten zu können, erfassen, quantifizieren und bewerten unsere Experten aus dem Fachbereich Chemische Analytik Ihre polymeren Werkstoffe und Produkte im Rahmen der Kunststoffanalytik. Zur Untersuchung von Thermoplasten, Duroplasten, Elastomeren, Verbundwerkstoffen und Schaumstoffen auf ihre technischen und chemischen Eigenschaften kombinieren wir verschiedene Analyseverfahren, z. B.:
- RAMAN-Spektroskopie und FTIR-Spektroskopie
- REM-EDX (Rasterelektronenmikroskopie)
- Gaschromatographie mit gekoppelter Massenspektrometrie
(GC-MS) - Thermogravimetrie (TGA); Kopplung mit FTIR und GC-MS möglich
- Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
- Karl-Fischer-Titration (KFT)
Auf Grundlage dieser Verfahren geben Ihnen unsere Experten Auskunft über die Polymerart, Füllstoffe, das Schmelz- und Kristallisationsverhalten und vieles mehr. Sie wollen genau wissen, was wir für Sie tun können?
Dann rufen Sie uns einfach an, wir beraten Sie gerne individuell.
Natürliche und künstliche Polymere
Natürliche
Polymere
Natürliche Polymere, auch Biopolymere genannt, sind in der Natur die Grundbausteine aller Organismen. Hier sind besonders Proteine und Polysaccharide wie Zellulose und Stärke zu nennen sowie die Nucleinsäuren, aus denen auch die DNA aller Lebewesen aufgebaut ist. Natürliche Polymere wie Horn (Haar bzw. Fell), Seide oder Zellulosefasern (Baumwolle) gehören zu den ältesten Werkstoffen der Menschheit.
Halbsynthetische Polymere
Halbsynthetische Polymere entstehen durch die chemische Verarbeitung natürlicher Polymere, bei der die natürlichen Monomere so modifiziert werden, dass das Endprodukt bestimmte erwünschte Eigenschaften aufweist. Wirtschaftlich am bedeutendsten ist heute vulkanisierter Kautschuk. Celluloid war eines der ersten halbsynthetischen Polymere, ihm kommt heute jedoch nur noch historische Bedeutung zu.
Synthetische Polymere
Ohne künstliche Polymere wäre unsere moderne Welt undenkbar, praktisch kein Industriezweig kommt ohne sie aus. Ihre Synthese erfolgt über mittels verschiedener chemischer Reaktionen, die zusammenfassend als Polyreaktionen oder Polymerisation bezeichnet werden, aus gecracktem Naphtha, also einem Rohölderivat.
Die Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen hat eine große Bandbreite von Kunststoffen mit verschiedenen Eigenschaften hervorgebracht. Die DIN 7724 bringt Ordnung in diesen Bereich, indem Polymere entsprechend ihres physikalischen Verhaltens bei Raumtemperatur und unter Wärmezufuhr in verschiedene Gruppen eingeteilt werden.
Duroplaste
Duroplaste, die korrekt eigentlich Duromere heißen, können, sobald sie nach Herstellung ausgehärtet sind, nicht mehr verformt werden – auch nicht durch abermaliges Erwärmen, da ihre Makromoleküle engmaschig miteinander vernetzt sind. Duroplaste sind im Automotive-Bereich von großer Wichtigkeit. So bestehen zum Beispiel Bremsbeläge, Karosserie- und Motorraumteile aus Duroplasten.
Elastomere
Im Gegensatz zu den Duromeren sind Elastomere verformbar. Unter der Einwirkung von Zug- und Druckbelastungen verformen sie sich, nehmen danach jedoch wieder ihre ursprüngliche Form an. Elastomere finden in vielen Bereichen Anwendung, zum Beispiel in der Herstellung von Reifen oder Gummibändern.
Thermoplaste
Die Makromoleküle der Thermoplaste bestehen aus wenig verzweigten Monomeren, weshalb die Bindung der einzelnen Moleküle untereinander recht schwach ist. Dadurch lassen sie sich unter Wärmezufuhr verformen, wobei der Vorgang beliebig oft wiederholt werden kann. Außerdem können diese Kunststoffe geschweißt werden. Bekannte und weit verbreitete Kunststoffe wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) oder Polyvinylchlorid (PVC) sind Thermoplaste.
Eine Untergruppe der Thermoplaste sind Hochleistungskunststoffe, die höheren Ansprüchen als gewöhnliche technische Kunststoffe erfüllen, indem sie zum Beispiel temperatur- und chemikalienbeständiger sind. Sie stellen jedoch in der Regel auch höhere Ansprüche an die Verarbeitung.
Thermoplastische Elastomere
Thermoplastische Elastomere verhalten sich bei Raumtemperatur wie Elastomere, können unter Wärmezufuhr jedoch plastisch verformt werden; sie verbinden also die Eigenschaften von Elastomeren und Thermoplasten. Sie kommen unter anderem für Dichtungen und Kabelummantelungen zum Einsatz, aber auch für sogenannte Soft-Touch-Griffe, wie sie bei Werkzeugen und Consumer-Produkten wie Zahnbürsten oder Rasierern häufig zu finden sind.
Leitfähige Polymere
Werden Polymere dotiert, um sie elektrisch leitend zu machen, spricht man von leitfähigen Polymeren. Sie sind heute in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen unverzichtbar. Nach dieser Methode erzeugte Polymere sind ein wichtiger Bestandteil von Lithium-Polymer-Akkus, wie sie zum Beispiel in der Elektromobilität Verwendung finden. Doch auch OLED-Displays, Brennstoff- und Solarzellen kommen nicht ohne sie aus.
