ABS – ein hochentwickelter Kunststoff

Holger Schmalz, Makromolekulare Chemie IIWalter Wagner, Didaktik der Chemie

Universität Bayreuth

Martin Weber, BASF-AG

Was ist „Plastik“?

„Plastik“ Kunststoff Polymer= =

Wie werden Polymere hergestellt?

Initiatoren:z.B. Radikalbildner (T, h)

InitiatorMono-mer Poly-mer

Polymerisation

Monomere:z.B. Vinyl-Verbindungen

AIBN

C N

CH3

CH3

CN

N C

CH3

CN

CH3

C CH

H

H

Styrol Methacrylsäure-methylester (MMA)

C C

C O

O

H

H

CH3

CH3

Wie läuft eine radikalische Polymerisation ab?

1) Initiatorzerfall:

2) Kettenstart:

3) Kettenwachstum:

4) Abbruch:

C N

CH3

CH3

CN

N C

CH3

CN

CH3 2 + N2C

CH3

CH3

CN

T

I

I H2C CH

RH2C C

R

H

I+

H2C C

R

H

I H2C CH

R

+ n H2C C

R

H

I H2C C

H

Rn

Pn

Pn PmPn Pm+ z. B. Rekombination

Wie Sie wünschen...

Größe und Größenverteilung

Topologie

eng breit

linearsternförmig

kammartig

verzweigt vernetzt

Zusammensetzung

Homopolymer

Block-Copolymer

Statistisches Copolymer

Graft-Copolymer

Gradienten-Copolymer

Spaghetti sind zwar keine Polymere...

...sehen aber trotzdem so aus.

amorph, ohne Gestalttransparente Mater.

teilkristallin, geordnetopake Materialien

Warum „Kunst“stoffe?

1. Künstlich hergestellt (alle aus Erdöl)

2. Die Kunst, Eigenschaften zu bestimmen

3. Die Kunst, gegensätzliche Eigenschaften zu verbinden.

Was bedeutet ABS?

Anti Blockier System

C CH

H

H

C C

C C

H

H

H

H

H

H

C C

C N

H

H

H

Acrylnitril Butadien Styrol

Wie setzt sich ABS zusammen?

SAN

Styrol Acrylnitril

1) Copolymer aus Styrol und Acrylnitril (transparent, steif und spröde)

2) Poly-Butadien (weich, elastisch)

ABS: opak, steif und zäh

ABS

StyrolAcrylnitril

Poly-Butadien

ABS

Starter

ABS

Schematische Darstellung von ABS

Styrol Acrylnitril

Poly-Butadien

Styrol-Acrylnitril

So sieht ABS im Elektronenmikroskop aus

Poly-Butadien

Styrol-Acrylnitril

Bild: mit freundlicher Genehmigung der BASF AG

AS

B

Alltagsgegenstände aus ABS

Bilder: mit freundlicher Genehmigung der BASF AG

Alltagsgegenstände aus ABS

Bilder: mit freundlicher Genehmigung der BASF AG

Motorradverkleidung aus ABS

Bild: mit freundlicher Genehmigung der BASF AG

Mechanische Eigenschaften: Zug-Dehnung

Zug-kraft

L0 L

Dehnung = (L – L0) / L0

Vergleich: Schlagfeste + nicht schlagfeste Polymere

Spannung

Dehnung

ABS

SANPS

PS und SAN

– steif– spröde

ABS

– steif– zäh

Fläche unter der Kurve ist ein Maß für die Energie die zum Bruch der Probe aufgewendet werden muß Zähigkeit

Bruch-dehnung

splittertbeim Bruch

splittertnicht

Einfluss der Kautschukpartikelgröße (Polybutadien)

0 10 20

Dehnung [%]

Spannung

60

0

40

20 Bruchenergie

0 10 20

Dehnung [%]

Spannung

60

0

40

20 Bruchenergie

• SteifigkeitEinfluss auf:• Zähigkeit (Fläche unter der Kurve)• Bruchdehnung (Abbruch der Kurve bei % Dehnung)

(Anfangssteigung der Kurve)

Warum ist ABS zäh?

Verformungsenergie wird auf Kautschukteilchen übertragen

Rissbildung Deformation der Polymerketten

Kautschukteilchen

FibrilleMikrorisse Kautschukteilchen

Scherband

Zugspannung

Energie wird verbraucht

Probe wird weiß!

Was ist Wärmeformbeständigkeit ?

Sagt aus ab welcher Temperatur die Probe unter einer bestimmten Belastung „weich“ wird

Messmethode

Kraft

heizbaresÖlbad

Probe

Kraft

Heizen