Quervernetzung

Vernetzung bezeichnet in der Makromolekularen Chemie Reaktionen, bei denen eine Vielzahl einzelner Makromoleküle zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft werden. Die Verknüpfung kann entweder direkt beim Aufbau der Makromoleküle oder durch Reaktionen an bereits bestehenden Polymeren erreicht werden. Beispiele für direkt vernetzende Reaktionen sind radikalische Polymerisationen von Monomeren mit zwei Vinylfunktionen oder die Polykondensation oder Polyaddition unter Einsatz von Monomeren mit zwei oder mehr Funktionalitäten. Die Vernetzung bereits bestehender Polymere wird auch als Quervernetzung bezeichnet und kann entweder über bereits im Polymer vorhandene Funktionalitäten durch geschickte Wahl der Reaktionsbedingungen erfolgen (sog. Selbstvernetzer), oder durch den Zusatz von multifunktionellen, niedermolekularen Substanzen, den Vernetzungsmitteln, bewerkstelligt werden. Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz von Vernetzungsmitteln ist die Zugabe schwefelhaltiger Stoffe bei der Vulkanisation oder das Härten von Epoxidharzen mit Aminen.

Durch den Prozess der Vernetzung verändern sich die Eigenschaften der vernetzten Stoffe. Allgemein wird eine Erhöhung der Härte und des Schmelzpunktes und die Absenkung der Löslichkeit beobachtet. Die Veränderung nimmt mit dem Vernetzungsgrad, dem Anteil der vernetzten Stellen bezogen auf die Gesamtpolymermenge, zu.

Natürliches Vorkommen

In der Natur gibt es eine Vernetzung von Proteinketten über die Disulfidbrücken der Aminosäure Cystin z. B. im Keratin (Haare). Eine Dauerwelle ist chemisch (a) der Bruch der Disulfidbrücken durch ein Reduktionsmittel und nach der Änderung der makroskopischen Anordnung der Haare (b) das erneute Vernetzen über Disulfibrücken durch eine Oxidation.

Beispiele vernetzter Stoffe

• Kunstharze
• Polyvinylchlorid (PVC)
• Gummi
• Polyethylen
• PMMA
• Polypropylen
• PET
• PTFE
• Polyurethane
• Polyester
• Polyamide
• Polystyrol
• Proteine (Beispiel: Keratin)