nach Makromolekülstruktur

Klassifizierung der Kunststoffe nach ihrer Makromolekülstruktur und Ordnungszustand FeedbackE-Mail

Einteilung der Kunststoffe in Hauptgruppen

Bei der Betrachtung der Kunststoffeigenschaften sind Kenntnisse über die Makromolekülstruktur und deren Bindungskräfte, den Haupt- und Nebenvalenzkräften, wichtig. Denn das mechanische und thermische Verhalten von Kunststoffen wird weitestgehend von diesen Kräften bestimmt.

Man unterscheidet prinzipiell zwischen kettenförmig eindimensionale aufgebauten Makromolekülen, den Thermoplasten und den vernetzten, dreidimensional aufgebauten Makromolekülen (Raumnetzmolekülen), den Duroplasten (engmaschig vernetzt) und Elastomeren (weitmaschig vernetzt).
Durch diesen unterschiedlichen Makromolekülaufbau werden wesentliche Grundeigenschaften der Kunststoffe, wie Festigkeit, Dehnung, Härte, Gasdurchlässigkeit, Löslichkeit und Quellbarkeit, etc. bestimmt.
Dabei unterscheiden sich die unvernetzten von den vernetzten Kunststoffen durch ihr stark unterschiedliches Wärmeverhalten.
So ist bei den unvernetzten Kunststoffen durch Erwärmung eine plastische Formgebung mehrmals möglich.

Im Gegensatz dazu sind vernetzte Kunststoffe nach einmaligem Durchlaufen ihres plastischen Zustands bei der Formgebung irreversibel zum Kunststoff „ausgehärtet“ und erweichen beim erneuten Erwärmen nicht wieder.

Die in der Praxis vorwiegend verwendete Klassifizierung der Kunststoffe geht noch einen Schritt weiter und basiert auf den Unterscheiden im thermisch-mechanischen Verhalten. Damit lassen sich Kunststoffe schematisch in drei grobe Kategorien unterteilen:

- Thermoplaste (amorphe und teilkristalline Thermoplaste)
- Duroplaste und
- Elastomere

Amorphe Thermoplaste:

Der Ordnungszustand in der Makromolekülstruktur ist von verschiedenen Einflüssen, insbesondere vom chemischen Aufbau des Kettenmoleküls, abhängig. Größere und sperrige Seitenketten an den Makromolekülen verhindern eine Annäherung und somit eine regelmäßige Anordnung der Molekülketten, so daß der Molekülverband in idealer Unordnung, vergleichbar mit einem wirr verknäuelten Wattebausch, vorliegt. Amorphe Thermoplaste sind im ungefärbten Zustand glasklar.

Beispiele: Polyvinylchlorid (PVC-U), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS).

Bild2_amorph

Teilkristalline Thermoplaste:

Makromoleküle, bei denen ein sowohl regelmäßiger chemischer als auch geometrischer Aufbau vorliegt, können in bestimmten bereichen Kristallite bilden. Unter Kristalliten versteht man Parallelbündelungen oder Faltungen von Molekülketten (z.B. Sphärolithen). Hierbei können einzelne Kettenmoleküle teilweise den kristallinen und den amorphen Bereich durchlaufen, manchmal auch gleichzeitig mehreren Kristalliten angehören. Teilkristalline Thermoplaste besitzen ein weißliche Eigenfarbe. Aufgrund der dichten Molekülanordnung im Kristallverband wird na den Kristalliten das Licht gebrochen.

Beispiele: Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyoxymethylen (POM), Polytetraflourethylen PTFE), etc.

Bild3_teilkristallin

Duroplaste:

Das sehr engmaschig vernetzte Raumnetzmolekül führt bei den Duroplasten zu harten und spröden Kunststoffen. Sie lassen sich aber Zugabe von Füll- und Verstärkungsstoffen in ihren Eigenschaften variieren.

Beispiele: Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK), Epoxidharze (EP-Harze), Polyesterharze (UP-Harze) oder vernetzte Polyurethane.

Bild4_engmaschigvernetzt

Elastomere:

Das weitmaschig vernetzte Raumnetzmolekül der Elastomere läßt sich durch äußere Krafteinwirkung strecken und nimmt nach Entlastung den alten Ausgangszustand wieder ein. Elastomere sind gummielastisch.

Beispiele: Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Nitrilkautschuk (NBR), Chloroprenkautschuk (CR), Flour-Polymer-Kautschuk (FKM), Butadien-Kautschuk (BR), Ethylen-Propylen-Dien Kautschuk (EPDM).

Bild5_weitmaschigvernetzt