Polymerisation ist der Prozess, bei dem einfache chemische Verbindungen, sogenannte Monomere, durch Bildung echter homöopolarer Bindungen zu größeren, kettenförmigen Molekülen, sogenannten Polymeren oder Makromolekülen, zusammengefügt werden. Ein klassisches Beispiel hierfür ist die Umwandlung von Ethylen in den Kunststoff Polyethylen.
Dieser Prozess der Polymerisation verläuft typischerweise in vier Phasen:
- Initiation: Diese Phase umfasst die Reaktion, die die Kettenreaktion startet und somit die Bildung von Polymeren einleitet. Dieser Schritt wird auch als Kettenstart oder Primärreaktion bezeichnet. Hierbei wird ein reaktives Zentrum geschaffen, das die Polymerisation auslöst.
- Wachstumsreaktion: In dieser Phase nimmt die Länge der Molekülketten zu. Diese Phase wird auch als Aufbaureaktion, Fortpflanzungsreaktion oder Propagation bezeichnet. Monomere werden sukzessive an das reaktive Zentrum angefügt, wodurch die Polymerketten wachsen.
- Kettenübertragung: Während dieser Phase können die wachsenden Molekülketten Verzweigungen bilden. Dies geschieht durch die Übertragung der Reaktivität von einer Kette auf eine andere, was zur Bildung verzweigter Polymerstrukturen führt.
- Kettenabbruch: Diese Phase beendet die Kettenreaktion. Diese Reaktion, auch als Termination bezeichnet, stoppt das Wachstum der Polymerketten, indem die reaktiven Zentren neutralisiert werden.
Eine besondere Art der Polymerisation ist die radikalische Polymerisation. Diese tritt auf, wenn Radikale, also Teilchen mit ungepaarten Elektronen, die in der Regel sehr reaktiv sind, beteiligt sind. Ein bekanntes Beispiel ist die Bildung des Makromoleküls Polystyrol (PS) durch eine radikalische Reaktion von Styrol. Dabei initiiert ein Radikal die Reaktion, setzt die Kettenwachstumsreaktion in Gang und führt schließlich zur Bildung des Polystyrols.
