21.16 : Molekulargewicht von Stufenwachstumspolymeren

Bei der Stufenwachstumspolymerisation handelt es sich um bi- oder multifunktionelle Monomere. Bifunktionelle Monomere reagieren unter Bildung linearer Stufenwachstumspolymere, während multifunktionelle Monomere unter Bildung nichtlinearer oder verzweigter Polymere reagieren.

Da es sich bei der Stufenwachstumspolymerisation um eine stufenweise Kondensation von Monomeren handelt, baut sich mit der Zeit auch das Molekulargewicht auf. Folglich werden Polymere mit hohem Molekulargewicht in den späten Phasen der Polymerisation erhalten, in denen 99 % der Monomere verbraucht sind.

Das Ausmaß der Reaktion kann aus der Carothers-Gleichung ermittelt werden.

Dabei beschreibt X^n die durchschnittliche Kettenlänge, P das Ausmaß der Reaktion, N^0 die Anzahl der Moleküle zu Beginn der Polymerisation und N die Anzahl der Moleküle, die nach einiger Zeit in der Reaktion verbleiben.

Die obige Gleichung zeigt, dass bei der Stufenwachstumspolymerisation eine hohe Monomerumwandlung erforderlich ist, um einen hohen Polymerisationsgrad zu erreichen.

Der Polydispersitätsindex (PDI) ist ein Maß für die Breite der Molekulargewichtsverteilung in einer bestimmten Polymerprobe. Der PDI eines Polymers ist das Verhältnis des Gewichts- und Zahlenmittels des Molekulargewichts des Polymers. Der PDI beträgt Eins, wenn alle Polymermoleküle die gleiche Größe haben.

Bei Stufenwachstumspolymeren beträgt der PDI 2, was auf eine breite Molekulargewichtsverteilung hinweist.