Bei der radikalischen Polymerisation reagieren, wie der Name schon sagt, Radikale. Radikale sind Teilchen, die ungepaarte Elektronen besitzen und daher in der Regel sehr reaktiv sind.
Reaktionsabblauf
Startreaktion
Bildung von Radikalen: Durch Energiezufuhr (z. B. durch Erwärmen oder Lichtzufuhr) werden aus einem sogennanten "Starter" Radikale gebildet. Häufig verwendete Starter sind Benzoylperoxid oder 2,2'-Azo-bis-isobutyronitril (AIBN): Diese Moleküle zerfallen leicht und bilden dabei Radikale (die gebogenen Pfeile zeigen die Wanderung einzelner Elektronen):
1. Zerfall von Benzolperoxid
2. Abspaltung von Kohlendioxid
Zerfall von Azo-bis-isobutylronitril (AIBN)
Die entstandenen Radikale mit ihren ungepaarten Elektronen versuchen jetzt, Elektronen zu finden, die sie mit ihrem einzelnen Elektron paaren können, um wieder "komplett" zu sein.
Kettenreaktion
Kettenstart
Zum Kettenstart bricht ein Radikal die Mehrfachbindung (beispielsweise eine C=C-Doppelbindung einer Polyethen) auf und erzeugt ein wachstumsfähiges Primärradikal:
Reaktion eines Phenylradikals mit Ethen
Wachstumsreaktion
Das entstandene Primärradikal reagiert mit weiteren Ethenmolekühlen und die Molekühlkette wird somit länger.
Kettenwachstum bei Polyethylen
Eine Reaktion wie diese, die von sich aus immer weitergeht, solange noch reaktionsfähige Teilchen vorhanden sind, wird "Kettenreaktion" genannt.
Kettenabbruch
Der Abbruch einer radikalischen Kettenreaktion geschieht am häufigsten durch Rekombination oder durch Disproportionierung, man kann aber auch "Radikalfänger" zum Reaktionsgemisch hinzugeben, die - wie ihr Name sagt - die Radikale wegfangen, sodass sie nicht weiterreagieren können.
Kettenbruch durch Rekombination
Bei der Rekombination bilden zwei Radikale aus ihren beiden ungepaarten Elektronen ein bindendes Elektronenpaar, aus zwei Teilchen entsteht also eines, das kein Radikal und somit nicht mehr reaktiv ist.
Rekombination zweier Radikale
Einige aus dem Altag bekannte Kunststoffe die durch radikalsiche Polymerisation gewonnen werden:
