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Tutorial MenueEigenschaften von PolymerenLerneinheit 4 von 7

Werkstoffprüfung: Mechanische Eigenschaften von Polymeren

Mechanisches Verhalten - Modul-Temperatur-Kurven

Mit Hilfe von Modul-Temperatur-Kurven können die Zustandsbereiche von Polymeren dargestellt werden. Dabei ist zwischen Thermoplasten, Elastomeren und Duromeren zu unterscheiden.

Abb.1
Schematische Modul-Temperatur-Kurven

I Glaszustand II Glasübergangsbereich III Bereich quasigummielastischen bzw. gummielastischen Verhaltens IV Hornzustand V Fließ- oder Verarbeitungsbereich (bei amorphem Polymer) bzw. Schmelzbereich (bei teilkristallinem Polymerwerkstoff)

Unterhalb der Glasübergangstemperatur T g  befinden sich Thermoplaste und Elastomere im Glaszustand. Hier sind die Makromoleküle in ihrer gegenseitigen Lage festgelegt, es ist nur eine Schwingung um die Ruhelage möglich. Im Bereich der Glasübergangstemperatur werden die Moleküle in der amorphen Phase durch Platzwechsel ganzer Kettensegmente beweglich. Der Übergang in den flüssigen Bereich tritt nicht spontan ein. Es existiert vielmehr über eine Spanne von etwa 50 K ein so genannter Haupterweichungsbereich. Für amorphe Thermoplaste und Elastomere nimmt in diesem Übergangsbereich der Elastizitätsmodul um zwei bis drei Zehnerpotenzen ab. Auf diesen Haupterweichungsbereich folgt bei amorphen Thermoplasten das quasigummielastische Verhalten, bei Elastomeren das gummielastische Verhalten.

Oberhalb des Temperaturintervalles des quasigummielastischen Bereiches liegt der Verarbeitungs- oder Fließbereich. Bei Elastomeren folgt auf den gummielastischen Bereich die thermische Zersetzung.

Teilkristalline Polymere besitzen je nach Anteil der amorphen Phase bei Erreichen der Glastemperatur T g  eine kleine Modulstufe, der sich ein Hornzustand anschließt, in dem die eingelagerten Kristallite versteifend wirken. Der Körper behält seine Form. Wird die Temperatur weiter erhöht, geht der Werkstoff unter starkem Abfall des Moduls in die viskose Schmelze über.

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