Lexikon Pharmatechnologie

Struktureller Aufbau

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Bei Kunststoffen grundsätzlich die Zusammenlagerung von fadenförmigen bzw. verzweigten und teilweise vernetzten Makromolekülen. Bei Metallen und Legierungen der kristalline Aufbau über das Metallgitter und die daraus gebildeten Kornstrukturen (Korn).

Speziell im Bereich der Thermoplaste, bei denen keine Vernetzungen durch Hauptvalenzbindungen (Chemische Bindungen) wie bei Duroplasten und Elastomeren vorliegen, können die Makromoleküle verknäuelt bzw. verschlauft vorliegen (amorpher Zustand) oder aber teilweise systematisch geordnet (teilkristalliner Zustand) sein, wobei der Zusammenhalt der Struktur (Kohäsion) im Wesentlichen durch Haftkräfte 2. Ordnung (Sekundärkräfte wie z. B. Van-der-Waals-Kräfte) zwischen den Makromolekülen in den Verschlaufungsstellen erfolgt und auch durch die sterische Größe (Sperrigkeit) eventuell vorliegender Seitenketten der Monomere bestimmt wird.

Aus rein thermodynamischen Gründen kann bei Kunststoffstrukturen aufgrund der Größe der Fadenmoleküle keinesfalls ein auch nur annähernder exakt kristalliner Ordnungszustand erwartet werden, wie er von Metallen her (Metallgitter) bekannt ist.

Insofern ist bei Polymeren auch nicht die Dichte und Kompaktheit bzw. Dichtheit zu erwarten, wie dies etwa bei austenitischen Edelstahllegierungen bekannt ist.

Diese Zusammenhänge bestimmen letztlich auch den strukturellen Aufbau des Polymerstoffes, seine Struktureigenschaften (amorph oder teilkristallin) und alle chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften.

Die inneren Kräfte an den Berührungsstellen der Makromoleküle untereinander (neben den Hauptvalenzbindungen meist Nebenvalenzbindungen), die Gestalt der Makromoleküle und die Wärmebewegungen der Makromoleküle bedingen die Struktur des makromolekularen Körpers. Im Modell kann man sich die formalen Gesetzmäßigkeiten des Strukturaufbaus eines makromolekularen Stoffes wie folgt vorstellen:

  • Lange Stäbchen:

    • Durch Schütteln wird eine willkürliche Unordnung erreicht — amorphe Polymere.

    • Eine Parallellagerung, die sich durch minimalen Platzbedarf auszeichnet, ist nicht zu erreichen.

  • Lange Stabmagnete:

  • Verbogene Stabmagnete bzw. Stabmagnete mit Abstandsdornen:

    • Auch durch Schütteln kann nur ein geringer Teilordnungsgrad erzielt werden – ähnlich teilkristallinen Polymeren mit sperrigen Seitenketten.

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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