Bindungsenergie

1. Energiebedarf zur Lösung einer chemischen Bindung.

2. Energiebedarf zur Atomisierung eines Moleküls.

Die systematische Zusammenlagerung von Makromolekülen ist die Grundlage für die Entstehung von technisch nutzbaren Kunststoffen. Die verschiedenen Polymerwerkstoffe weisen z. T. deutlich unterschiedliche Dominanzen betreffend der wirksamen Bindungskräfte zwischen den Makromolekülen auf, welche wiederum die typischen Eigenschaften des jeweiligen Kunststoffs bestimmen:

• Vernetzte Strukturen durch Hauptvalenzbindungen, z. B. bei Duroplasten wie Phenolharzen, Kresolharzen, Harnstoff- und Melaminharzen, ungesättigten Polyestern etc., teilweise auch bei Elastomeren.

  Diese Polymere sind nicht kristallisierend, unschmelzbar, unlöslich, nicht verstreck-(reck-)bar; bei höheren Temperaturen erfolgt chemische Zersetzung.

• Vernetzung durch Brückenbindungen, wobei sowohl Primär- als auch Sekundärbindungen möglich sind.

  • Kovalente Bindungen.

  • Schwefelbrücken bei vulkanisiertem Kautschuk (Elastomer), wodurch das Polymer chemisch unlöslich wird und die Kriecheigenschaften unter mechanischer Spannung weitgehend verbessert werden.

  • Wasserstoffbrücken: PA, PUR, Cellulose, Eiweiße, PVA. Diese Polymere sind bei hohen Temperaturen schmelzbar, schwer löslich, kristallisierend und verstreckbar.

  Dipol-Dipol-Bindungen – v. a. bei entsprechend polaren Gruppen bzw. Kettenelementen wie bei Acrylaten, PVC, PTFE, PVdF, PVA. Diese Polymere sind in geringem Umfang kristallisierend, teilweise in polaren Lösungsmitteln lösbar, thermisch erweichend und schmelzbar, verstreckbar, mechanisch zäh und elastisch. Ausnahme ist PTFE, das aufgrund der hohen Bindungskräfte der Valenzen C–F als unlöslich, unschmelzbar und teilkristallin gilt.

• Dispersionskräfte als kennzeichnende Nebenvalenzkräfte, v. a. bei unpolaren Polymeren, wie etwa PE, PP, PS, PIB etc., wobei v. a. die Polyolefine nennenswerte Kristallisationsgrade erreichen und nur bei höheren Temperaturen in entsprechend apolaren Lösungsmitteln chemisch löslich sind.

Die Zusammenstellung in Tab. B 3 zeigt, dass Primärbindungen um den Faktor 10–20 höhere Bindungsenergien aufweisen als Sekundärbindungen auf der Basis von Dispersionskräften.

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie