Kunsstoffe

Thermoplaste sind Kunstoffe, welche unter Wärmezufuhr reversibel verformbar sind. Dabei nimmt die Verformbarkeit allerdings bei jeder Aufschmelzung ab.

• Konsumwaren

• Verpackungen

• Technische Teile in der Automobil- und Elektro- oder Bauindustrie

Ein Polyblend ist eine Mischung aus mindestens zwei Polymeren, wobei die neu entstehenden Kunststoffe andere Eigenschaften aufweisen als die Ursprungsstoffe. Dabei handelt es sich um eine rein physikalische Mischung bei der keine chemische Bindungen entstehen.

Duroplaste sind Kunststoffe, welche durch Hitze gehärtet werden können, aber nicht schmelzbar sind.

Kunststoffe bestehen aus langkittigen Makromolekülen auf Kohlenstoffbasis. Die einzelnen sich wiederholenden Bestandteile der Makromoleküle werden als Monomere bezeichnet, während die verknüpfte Version der Monomere als Polymer benannt wird.

Thermoplaste bestehen aus langen, unverzweigten Kohlenstoffketten, welche sich in einem ungeordneten Zustand befinden und lediglich über Van-der-Waals Kräfte zusammengehalten werden.

Die Molekülketten der Thermoplasten geraten in Schwingungen, wodurch sich die intermolekularen Bindungen lösen und die Molekülketten aneinander vorbeigleiten können.

Amorphe Thermoplaste liegen in vollkommener Unordnung vor. Dadurch sind die V-d-W-Wechselwirkungen sehr schwach und der Kunststoff eher zäh.

Teilkristalline Thermoplaste bestehen zudem aus Segmenten, in denen die Molekülketten nahezu parallel verlaufen. Dadurch können sich stärkere V-d-W-Wechselwirkungen ausbilden, wodurch diese Teilbereiche hart und stabil werden.

Mit zunehmender Anzahl an teilkristallinen Bereichen im Stoff, wird dieser härter, spröder und weniger zäh.

1. Fester Zustand: Der Kunststoff ist hart und spröde.

2. Thermoelastischer Zustand: Der Kunststoff ist elastisch verformbar.

3. Thermoplastischer Zustand: Der Kunststoff kann plastisch (dauerhaft) verformt werden.

4. Flüssiger Zustand: Der Kunststoff liegt in flüssiger Phase vor und kann in Formen gegossen werden.

Einen gasförmigen Zustand gibt es bei Kunststoffen generell nicht.

Der Punkt der Temperatur, bei der ein Thermoplast vom festen Zustand in den thermoelastischen Zustand tritt.

Der Punkt ist keine Konstante, sondern variiert je nach Erwärmungsbedingungen.

Die Temperatur die benötigt wird, um Kunststoffe unter Freisetzung von Wärmeenergie in ihre Einzelbestandteile zu zerlegen.

1. Standardthermoplast (z.B. Polyethylen als Verpackungsmaterial)

2. Technischer Thermoplast (z. B. Polyamid als Nylon)

3. Hochleistungsthermoplast (z.B. Polyetherketon für die Luft- und Raumfahrtbranche)

Man benötigt ein grundlegendes Molekül (Prepolymer), mit mindestens drei Stellen zur Ausbildung kovalenter Bindungen mit benachbarten Molekülen. Geeignete Prepolymere sollte tri- oder mehrfunktionale Verbindungen sein, welche mithilfe von Katalysatoren, hohen Temperaturen und Härtern polymerisieren und einen Duroplast bilden.

Duroplasten bestehen aus langkettigen Makromolekülen (Monomeren), welche ungeordnet (amorph) vorliegen und durch kovalente Bindungen engmaschig miteinander vernetzt sind.

Im hartelastischem Zustand sind Duroplasten hart und spröde, und somit geeignet für mechanische Bearbeitung.

Durch Erhitzung überhalb dieses Zustandes zersetzt sich der Duroplast in seine Einzelbestandteile, indem die kovalenten Bindungen zerstört werden.

• hohe thermische Beständigkeit

• hart und steif

• kleine Schlagfestigkeit

Elastomere sind Kunststoffe, welche sich schon unter niedriger mechanischer Belastung dehnen können, ohne dabei zu reißen. Nach der mechanischen Belastung fallen sie wieder in die Ausgangsform zurück.

Elastomere bestehen aus langkettigen, vernetzten Makromolekülen, welche im ungeordneten (amorphen) Zustand vorliegen und durch kovalente Bindungen weitmaschig miteinander verknüpft sind.

Durch die weitmaschige Verknüpfung (geringe Dichte der kovalenten Bindungen) der Makromoleküle, können sich die einzelnen Moleküle zwischen den Verknüpfungspunkten drehen und einrollen. Bei Einwirkung einer machanischen Kraft können die Molekülketten gedehnt werden.

Aufgrund des Strebens nach maximaler Entropie gehen die Molekülketten nach Einwirkung der mechanischen Kraft wieder in ihren Grundzustand zurück (Elastizität).

1. Hartelastischer Zustand: Unterhalb des Glaspunktes fehlt es an nötiger thermischer Energie für Elastizität. Durch zusätzliche Ausbildung von H-Brücken- oder V-d-W-Bindungen wird der Elastomer hart und spröde.

2. Thermoelastischer Bereich: Die Elastomere können sich elastisch (also reversibel) verformen, solange der Glaspunkt überschritten ist.

3. Thermische Zersetzung: Elastomere können nicht schmelzen und trennen sich unter Spaltung der kovalenten Bindungen in ihre Einzelbestandteile auf.

• Autoreifen (z.B. aus Naturkautschuk)

• Haargummis

• Golfbälle (z.B. aus Polybutadien)