Bei der radikalischen Polymerisation reagieren, wie der Name schon sagt, Radikale, das 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 Zerfall von Benzolperoxid

2. Abspaltung von Kohlendioxid

Abspaltung von Kohlendioxid

Enstehung von Phenylradikal

Zerfall von Azo-bis-isobutylronitril (AIBN)

2,2' Azo-bis-isobutyronitril 2,2' Azo-bis-isobutyronitril

Isobutyrolnitrilradikale & Stickstoff Isobutyrolnitrilradikale & Stickstoff

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:

Kettenstart Reaktion eines Phenylradikals mit Ethen

Wachstumsreaktion

Das entstandene Primärradikal reagiert mit weiteren Ethenmolekühlen und die Molekühlkette wird somit länger.

Kettenwachstum 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 Rekombination zweier Radikale

Einige aus dem Altag bekannte Kunststoffe die durch radikalsiche Polymerisation gewonnen werden:


Quellenangabe:

Große Teile des Artikels sind in veränderter Form übernommen aus: Radikalische Polymerisation von Mirjam Brockmann.

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