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Polymere Werkstoffe

Polymere als Werkstoffe

Kunststoffe lassen sich aufgrund ihres physikalischen Verhaltens in vier Gruppen unterteilen:

Thermoplaste

Thermoplaste sind Kunststoffe, die weich, zähelastisch oder hart sein können. Sie werden durch Erwärmen erweicht und sind dann verformbar. Dies hängt mit ihrem inneren Aufbau aus unverzweigten oder verzweigten Kettenmolekülen zusammen, die unvernetzt sind. Der weitaus größte Teil der heute industriell gefertigten Polymere (ca. 80 % der Gesamtproduktion) gehört in diese Gruppe.

Elastomere

Elastomere sind schwach vernetzt, oft relativ langkettig und besitzen bei Raumtemperatur gummielastische Eigenschaften. Je nach Relation von Anwendungstemperatur zu Glasübergangstemperatur sind sie hart bis hartelastisch bzw. weichelastisch. Ein typisches Merkmal ist, dass sie sich zersetzen bevor sie schmelzen. Von den Thermoplasten unterscheiden sich die Elastomere prinzipiell durch die Vernetzung der Makromoleküle, von den Duroplasten dadurch, dass es zwischen den Vernetzungsstellen relativ lange, unvernetzte, verknäulte Molekülteile gibt.

Thermoplastische Elastomere

Thermoplastische Elastomere vereinen die mechanischen Eigenschaften von vulkanisierten Elastomeren (Gummi) bei Raumtemperatur mit der Verarbeitbarkeit von thermoplastischen Kunststoffen.

Duromere

Duromere erhärten durch Erhitzen und werden danach nicht wieder weich. Die Härtung wird durch räumlich gerichtete, meist kovalente Vernetzung der Polymermoleküle erreicht. Duromere sind mengenmäßig weniger wichtig als die Thermoplaste.

Abb.1
Einteilung der Makromoleküle

Die Struktur der Makromoleküle bedingt ganz wesentlich die Werkstoffeigenschaften der resultierenden Materialien. So ergeben lineare und verzweigte Moleküle lösliche und schmelzbare Materialien. Molekulare Netzwerke führen dagegen zu unlöslichen und nicht schmelzenden polymeren Werkstoffen.

Vereinfachend können folgende Struktur-Eigenschafts-Beziehungen hergestellt werden:

Abb.2
Strukturen der polymeren Werkstoffe
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