Polymer, eine Klasse natürlicher oder synthetischer Substanzen, die aus sehr großen Molekülen besteht, die als Makromoleküle bezeichnet werden und ein Vielfaches einfacherer chemischer Einheiten sind, die als Monomere bezeichnet werden. Polymere bilden viele der Materialien in lebenden Organismen, darunter beispielsweise Proteine, Cellulose und Nukleinsäuren. Darüber hinaus bilden sie die Grundlage für Mineralien wie Diamant, Quarz und Feldspat sowie künstliche Materialien wie Beton, Glas, Papier, Kunststoffe und Kautschuke.,
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Das Wort Polymer bezeichnet eine nicht spezifizierte Anzahl von Monomereinheiten. Wenn die Anzahl der Monomere sehr groß ist, wird die Verbindung manchmal als Hochpolymer bezeichnet., Polymere sind nicht auf Monomere der gleichen chemischen Zusammensetzung oder Molekulargewicht und Struktur beschränkt. Einige natürliche Polymere bestehen aus einer Art Monomer. Die meisten natürlichen und synthetischen Polymere bestehen jedoch aus zwei oder mehr verschiedenen Arten von Monomeren; solche Polymere sind als Copolymere bekannt.
Organische Polymere spielen eine entscheidende Rolle in Lebewesen, liefern grundlegende Strukturmaterialien und nehmen an lebenswichtigen Lebensprozessen teil. Zum Beispiel bestehen die festen Teile aller Pflanzen aus Polymeren. Dazu gehören Cellulose, Lignin und verschiedene Harze., Cellulose ist ein Polysaccharid, ein Polymer, das aus Zuckermolekülen besteht. Lignin besteht aus einem komplizierten dreidimensionalen Netzwerk von Polymeren. Holzharze sind Polymere eines einfachen Kohlenwasserstoffs, Isopren. Ein anderes bekanntes Isoprenpolymer ist Gummi.
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Weitere wichtige natürliche Polymere sind die Proteine, die Polymere von Aminosäuren sind, und die Nukleinsäuren, die Polymere von Nukleotiden sind—komplexe Moleküle, die aus stickstoffhaltigen Basen, Zuckern und Phosphorsäure bestehen. Die Nukleinsäuren tragen genetische Informationen in der Zelle. Stärken, wichtige Nahrungsenergiequellen aus Pflanzen, sind natürliche Polymere, die aus Glukose bestehen.,
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Viele anorganische Polymere auch in der Natur gefunden werden, einschließlich Diamant und Graphit. Beide bestehen aus Kohlenstoff., In Diamant sind Kohlenstoffatome in einem dreidimensionalen Netzwerk verbunden, das dem Material seine Härte verleiht. In Graphit, das als Schmiermittel und in Bleistiftleitungen verwendet wird, verbinden sich die Kohlenstoffatome in Ebenen, die übereinander gleiten können.
Synthetische Polymere werden in verschiedenen Arten von Reaktionen hergestellt. Viele einfache Kohlenwasserstoffe wie Ethylen und Propylen können durch Zugabe eines Monomers nach dem anderen zur Wachstumskette in Polymere umgewandelt werden. Polyethylen, bestehend aus sich wiederholenden Ethylenmonomeren, ist ein Additionspolymer. Es können bis zu 10.000 Monomere in langen gewickelten Ketten verbunden sein., Polyethylen ist kristallin, durchscheinend und thermoplastisch—d. H. Es erweicht beim Erhitzen. Es wird für Beschichtungen, Verpackungen, Formteile und die Herstellung von Flaschen und Behältern verwendet. Polypropylen ist auch kristallin und thermoplastisch, aber härter als Polyethylen. Seine Moleküle können aus 50.000 bis 200.000 Monomeren bestehen. Diese Verbindung wird in der Textilindustrie und zur Herstellung von Formkörpern verwendet.
Andere Zusatzpolymere umfassen Polybutadien, Polyisopren und Polychloropren, die alle bei der Herstellung von synthetischen Kautschuken wichtig sind., Some polymers, such as polystyrene, are glassy and transparent at room temperature, as well as being thermoplastic. Polystyrene can be coloured any shade and is used in the manufacture of toys and other plastic objects.
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If one hydrogen atom in ethylene is replaced by a chlorine atom, vinyl chloride is produced., Dies polymerisiert zu Polyvinylchlorid (PVC), einem farblosen, harten, zähen thermoplastischen Material, das in einer Reihe von Formen hergestellt werden kann, einschließlich Schäumen, Folien und Fasern. Vinylacetat, hergestellt durch die Reaktion von Ethylen und Essigsäure, polymerisiert zu amorphen, weichen Harzen, die als Beschichtungen und Klebstoffe verwendet werden. Es copolymerisiert mit Vinylchlorid, um eine große Familie thermoplastischer Materialien herzustellen.
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Viele wichtige Polymere haben Sauerstoff-oder Stickstoffatome, zusammen mit denen von Kohlenstoff, in der Rückgratkette. Unter solchen makromolekularen Materialien mit Sauerstoffatomen befinden sich Polyacetale. Das einfachste Polyacetal ist Polyformaldehyd. Es hat einen hohen Schmelzpunkt und ist kristallin und beständig gegen Abrieb und die Einwirkung von Lösungsmitteln. Acetalharze ähneln eher Metall als anderen Kunststoffen und werden bei der Herstellung von Maschinenteilen wie Zahnrädern und Lagern verwendet.,
Ein lineares Polymer, das durch eine Wiederholung von Estergruppen entlang der Rückgratkette gekennzeichnet ist, wird als Polyester bezeichnet. Offene Polyester sind farblose, kristalline, thermoplastische Materialien. Diejenigen mit hohen Molekulargewichten (10.000 bis 15.000 Moleküle) werden bei der Herstellung von Folien, Formkörpern und Fasern wie Dacron eingesetzt.
Zu den Polyamiden gehören die in Milch vorkommenden Proteine Casein und Zein, die in Mais (Mais) vorkommen, aus denen Kunststoffe, Fasern, Klebstoffe und Beschichtungen hergestellt werden., Zu den synthetischen Polyamiden gehören die Harnstoff-Formaldehyd-Harze, die duroplastisch sind. Sie werden zur Herstellung von Formkörpern sowie als Klebstoffe und Beschichtungen für Textilien und Papier verwendet. Wichtig sind auch die Polyamidharze, die als Nylons bekannt sind. Sie sind stark, hitze-und abriebfest, nicht brennbar und ungiftig und können gefärbt werden. Ihre bekannteste Verwendung ist als Textilfasern, aber sie haben viele andere Anwendungen.
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Eine weitere wichtige Familie synthetischer organischer Polymere besteht aus linearen Wiederholungen der Urethangruppe. Polyurethane werden bei der Herstellung von Elastomerfasern, die als Spandex bekannt sind, und bei der Herstellung von Beschichtungsgrundlagen sowie weichen und starren Schäumen eingesetzt.
Eine andere Klasse von Polymeren sind die gemischten organisch-anorganischen Verbindungen. Die wichtigsten Vertreter dieser Polymerfamilie sind die Silikone. Ihr Rückgrat besteht aus abwechselnden Silizium – und Sauerstoffatomen mit organischen Gruppen, die an jedes der Siliziumatome gebunden sind., Silikone mit niedrigem Molekulargewicht sind Öle und Fette. Hochmolekulare Spezies sind vielseitige elastische Materialien, die bei sehr niedrigen Temperaturen weich und gummiartig bleiben. Sie sind auch bei hohen Temperaturen relativ stabil.
Achim Hering
Fluorkohlenstoffhaltige Polymere, sogenannte Fluorpolymere, bestehen aus Kohlenstoff-Fluor–Bindungen, die sehr stabil sind und die Verbindung lösungsmittelbeständig machen. Die Art der Kohlenstoff–Fluor-Bindung verleiht Fluorpolymeren weiterhin eine Antihaftqualität; Dies ist am deutlichsten im Polytetrafluorethylen (PFTE) Teflon.