Polykondensation

Der wichtigste Polyester ist Polyterephthalsäureethylester bzw. Polyethylenterephthalat (PET), der aus Terephthalsäure und Ethandiol hergestellt wird. Für die Synthese nutzt man in der Regel den Methylester der Terephthalsäure und setzt diesen mit Ethandiol um. Als Nebenprodukt dieser Umesterung fällt Methanol an (Bild 2). Unter einer Umesterung versteht man die Substitution des Alkoholatrestes im Estermolekül durch einen anderen.

Für die Herstellung von Polyestern kann man auch von den reaktiven Carbonsäurechloriden ausgehen und diese mit einem Diol umsetzen. In diesem Fall entsteht Chlorwasserstoff als Nebenprodukt (Bild 3). Letztlich kommt es bei der Polyestersynthese nur darauf an, Monomere mit zwei funktionellen Gruppen immer wieder miteinander zu einer Esterbindung zu verknüpfen.

Verwendet man ungesättigte Monomere, so bilden sich bei der Kondensation ungesättigte Polyester, die als Rohstoffe für Lack- und Gießharze oder in faserverstärkter Form als Werkstoffe dienen können. Entscheidend ist das Vorliegen von Doppelbindungen im Polymer, sodass als Folgereaktion eine Polymerisation ablaufen kann, bei der die Polyesterketten miteinander verknüpft werden.

Aus Makrolon® können praktisch unzerbrechliche transparente Platten hergestellt werden, die sich als Rohstoff für Dachkonstruktionen ebenso eignen wie für die Datenspeicherung auf einer CD (Bild 5).

Polyamide

Analog zu den Polyestern werden durch Umsetzung von Diaminen mit Dicarbonsäuren Polyamide gewonnen, wobei Wasser abgespalten wird. Genauso wie bei den Proteinen sind die Monomere hier über Amidbindungen (- CO - NH -) verbunden.

Ein weiteres wichtiges Polyamid ist Perlon® (Polyamid 6), das als Konkurrenzprodukt zu Nylon entwickelt wurde und sich in seinen Eigenschaften kaum von diesem unterscheidet.
Perlon® wird aus einem einzigen Monomer, dem cyclischen $\epsilon –$ Caprolactam, gewonnen. Dieses stellt ein innermolekulares Amid der 6-Aminohexansäure dar und enthält somit beide funktionellen Gruppen, die zur Bildung einer Amidbindung benötigt werden. Die Zugabe von ein wenig Wasser reicht aus, um bei einem Teil des Caprolactams die Amidbindung zu spalten, sodass 6-Aminohexansäure gebildet wird. Reagieren zwei solcher Moleküle miteinander, wird unter Bildung einer Amidbindung Wasser abgespalten, das wiederum zur Hydrolyse weiterer Caprolactam-Moleküle führt. Nach und nach entsteht so das Polyamid Perlon® (Bild 6).
Da sich im Perlon® zwischen zwei Stickstoffatomen immer sechs gleichartige C-Atome befinden, trägt es auch den Namen Polyamid 6.

Zwischen den Sauerstoff- und Wasserstoffatomen in den Amidbindungen der einzelnen Makromoleküle bilden sich leicht Wasserstoffbrücken. Diese stellen relativ schwache Wechselwirkungen dar und sind deutlich schwächer als gewöhnliche kovalente Bindungen. Daher werden sie bereits durch mechanische Belastung aufgespalten.Nach Dehnbelastungen bilden sich die Wasserstoffbrückenbindungen jedoch zurück, weshalb Nylon- und Perlonfäden bedingt elastisch sind. Die Länge der Kohlenstoffkette zwischen den Amidbindungen beeinflusst die Elastizität stark, so sind Polyamide mit kürzeren Kohlenstoffketten steifer als die mit längeren.

Weitere synthetische Polykondensate

Zu den Polykondensaten gehören außer den bereits genannten Kunststoffen auch die Phenoplaste, die aus Phenolen (Hydroxybenzenen) und Methanal (Formaldehyd) hergestellt werden, und die Aminoplaste, zu deren Herstellung Harnstoff oder Melamin mit Methanal umgesetzt werden.

Der Phenoplast Bakelit war der erste vollsynthetisch hergestellte Kunststoff. Aus diesem mit Fasern verstärkten Duroplast wurde auch die Karosserie des Pkw Trabant hergestellt.

Die Kohlenhydrate Stärke und Cellulose werden durch Verknüpfung vieler Glucosemoleküle unter Wasserabspaltung gebildet, sie sind also ebenfalls Polykondensate. Die Reaktion, die zur Verknüpfung der Monomere führt, ist eine Acetalbildung, die gebildeten Makromoleküle können daher auch als Polyacetale bezeichnet werden. Auch hier sind Enzyme als Biokatalysatoren wirksam.