Isotaktisch

Die Taktizität (griech. taxis - Anordnung), auch Stereoregularität, beschreibt die in bestimmten Intervallen wiederkehrende Anordnung von Seitenketten in einem Polymer. Prinzipiell kann Taktizität nur bei Polymeren auftreten, die aus asymmetrischen Monomeren aufgebaut sind, so z. B. bei Polypropylen oder Polystyrol, jedoch nicht bei Polyethylen oder Polytetrafluorethylen.

Einteilung

Man unterscheidet drei Grundtypen der Taktizität:

  • isotaktisch ist ein Polymer, wenn alle Reste in eine Richtung zeigen

Struktur des isotaktischen Polypropylens

  • syndiotaktisch, wenn die Reste abwechselnd (alternierend) nach vorne oder hinten zeigen und

Struktur des syndiotaktischen Polypropylens

  • ataktisch bei einer zufälligen räumlichen Anordnung der Reste.

Struktur des ataktischen Polypropylens

Mögliche Taktizitäten von Polystyrol.

Die Beurteilung der Taktizität eines Polymers kann ebenfalls über die Betrachtung der Diaden-Abfolge, d. h. über die räumliche Anordnung von zwei aufeinanderfolgenden Seitengruppen, erfolgen. Orientiert man die Kettenatome des Polymers koplanar in einer Zickzack-Anordnung, so erhält man eine m-Diade (von meso), wenn zwei aufeinanderfolgende Reste auf der gleichen Seite der Kette liegen. Liegen die Reste dagegen auf unterschiedlichen Seiten, liegt eine r-Diade (von racemisch) vor. Besitzt ein Polymer nur m-Diaden - dann liegen alle Reste auf einer Seite - ist es wiederum isotaktisch, ein vollständig aus r-Diaden aufgebautes Polymer ist syndiotaktisch. Bei einem ataktischen Polymer finden sich die m- und r-Diaden in zufälliger Anordnung. Eine Sonderform sind mesotaktische Polymere, diese weisen sowohl taktische (syndiotaktisch oder isotaktisch) und ataktische Sequenzen gleichzeitig auf.

Auswirkungen

Die Taktizität eines Polymers beeinflusst seinen räumlichen Aufbau. Je gleichmässiger der Aufbau ist, desto leichter ist die Ausbildung einer Kristallstruktur. Der Grad dieser Kristallinität beeinflusst wiederum fast alle Eigenschaften des Kunststoffes, wie Härte, Sprödigkeit, Formbeständigkeit oder Schmelzpunkt.

Bei einigen Kunststoffen wird die Taktizität ihrer besonderen Bedeutung wegen mit in das Kurzzeichen aufgenommen. So steht z. B. beim Polypropylen PP-H (auch: PP-I) für isotaktisches Homo-Polymer und PP-R für ataktisches Random-Polymer. Seltener ist das syndiotaktische PP-S.

Von industrieller Bedeutung sind fast ausschließlich isotaktische Polymere, denn diese sind besonders zugfest und haben einen hohen Schmelzpunkt. Bei den isotaktischen Polymeren liegen die Molekülstränge näher beieinander als bei syndio- oder ataktischen Polymeren. Damit sind die Van-der-Waals-Kräfte auch größer.

Beeinflussen lässt sich die Taktizität eines Polymers durch die Auswahl der zur Polymerisation verwendeten Katalysatoren. So erhält man bei Verwendung von Ziegler-Natta-Katalysatoren weitgehend isotaktische Polymere. Vollständig isotaktische Polymere werden durch eine Stereospezifische Katalyse erhalten.


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