Kunststoff Lexikon

Pfropfcopolymerisation

Bei der Pfropfcopolymerisation handelt es sich um eine Technik zur Darstellung von Polymeren deren Rückgrat der Polymerkette Ausgangspunkt für weitere Ketten eines anderen Monomertyps bildet. So entsteht ein Copolymer, an dessen Hauptkette, welche aus einem Monomertyp polymerisiert wurde, sich kammartig Ketten eines weiteren Monomertyps anschließen. Damit besteht eine weitere Möglichkeit Kunststoffe mit neuen definierten Eigenschaften zu entwickeln.

schematische Darstellung:

(-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-)
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Synthese
Es werden im wesentlichen drei Verfahren angewandt:
1. "grafting from": Ausgehend von einem bereits bestehenden Polymer beginnt
    das Wachstum einer weiteren Kette
2. "grafting onto": Eine bereits wachsende Kette addiert sich an das Rückgrat
    einer bereits bestehenden
3. via Makromonomere, also durch die Zusammenführung bereits vorhandener
    Polymerketten

Grafting From
Bei dem am häufigsten angewendeten Verfahren wird ein bereits bestehendes Polymer Gammastrahlung ausgesetzt, diese erzeugt entlang des Rückgrates freie radikalische Stellen, die dann den Ausgangspunkt für eine weitere radikalische Polymerisation bilden können.

Auf diese Weise wird beispielsweise der sehr schlagzähe Gummi HIPS ("high-impact"-Polystyrol) durch Polymerisation von Styrol auf eine Polybutadienseitenkette hergestellt.

Grafting Onto
Diese Technik setzt an der Hauptkette bereits vorhandene Stellen auf, die durch eine wachsende Kette angegriffen werden können. Bei einer anionisch erfolgen-den Polymerisation können dies beispielsweise elektrophile Gruppen, wie durch Phosgen eingebrachte Carbonyl- oder auch Nitrilgruppen sein.

via Makromonomere
Bei diesem Verfahren wird ein bereits bestehendes Polymer nachträglich entlang der Seitenkette funktionalisiert. Ein Beispiel ist die Umsetzung eines Polymers mit OH-Gruppen entlang des Rückgrates, die sich mit Polymeren mit endständigen Carbonsäurechloridgruppen zu den jeweiligen Estern umsetzen lassen. Ein Vorteil ist, dass im Gegensatz zu den beiden vorgenannten Verfahren, sowohl die Angriffspunkte für die neu wachsenden Ketten, als auch die Länge der Seitenketten besser im Vorfeld definiert werden können. Der Abstand zweier Seitenketten wird auch als "Spacer" bezeichnet. Nachteil ist der technisch und finanziell höhere Aufwand. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise auch Kammpolymere herstellen.

Die Pfropfpolymerisation unterliegt den gleichen Gesetzmäßigkeiten wie die Copolymerisation.