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ABS – ein moderner Kunststoff. Volker Abetz, Makromolekulare Chemie II, Universität Bayreuth Walter Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Martin Weber, BASF-AG. Historische Entwicklung. 1930:. Beginn der großtechnischen Polystyrol–Produktion (BASF). 1936:. - PowerPoint PPT Presentation
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ABS – ein moderner Kunststoff
Volker Abetz, Makromolekulare Chemie II, Universität Bayreuth
Walter Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth
Martin Weber, BASF-AG
1930: Beginn der großtechnischen Polystyrol–Produktion (BASF)
1936: Poly[styrol-co- acrylnitril]
1948: Schlagfestes Polystyrol (High impact polystyrene, HIPS)(DOW Chemical)
–
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) -Polymerisate(US Rubber Company)
–
1967: Witterungsbeständige Acrylnitril-Styrol-Acrylat (ASA) -Polymerisate(BASF)
Transparente S/B-Blockpolymere (Phillips)1970:
Historische Entwicklung
Übersicht Styrolpolymerisate
Acrylnitril
Ersatz vonButadien-durch Acrylat-kautschuk
Butadien-kautschuk
Einbauvon MMA
PStransparentsteifspröde
Butadien-kautschuk
-Methylstyrol
PSANspannungsrißbeständig
P[S/-MS] P[-MS/AN]
wärmeformbeständig
ABSzähopakspannungsrißbeständigwenig witterungsbeständig
HIPSzähopakwenigwitterungsstabil
ASAzähspannungsrißbeständigwitterungsstabil
MBS, MABSzähtransparent
Vergleich: Schlagfeste+nicht schlagfeste Styrolpolymerisate
Spannung
Dehnung
ABSHIPS
SANPS
PS und PS/AN
– steif– spröde
HIPS und ABS
– steif– zäh
061/000.559
Einfluß der Morphologie auf die Eigenschaften
Matrix:
MolekulargewichtComonomergehaltSchmiermittelgehalt
Kautschukphase:
KautschukgehaltKautschukpartikelgröße
SteifigkeitWärmeformbeständigkeitFließfähigkeit
ZähigkeitOberfächenglanzSteifigkeitFließfähigkeitWärmeformbeständigkeit
061/000.560
Steifigkeit
0
Einfluß auf:Zähigkeit ( Fläche unter der Kurve)
Reißdehnung ( Abbruch der Kurve bei % Dehnung)
10 20
Dehnung [%]
Spannung [N/mm2]
60
0
40
20
0 10 20
Dehnung [%]
Spannung [N/mm2]
60
0
40
20 BruchenergieBruchenergie
0 10 20
Dehnung [%]
Spannung [N/mm2]
60
0
40
20 Bruchenergie
Einfluß der Kautschukpartikelgröße auf die mechanischen Eigenschaften
Bruchmechanismen in thermoplastischen Werkstoffen
Crazing Shear yielding
Polystyrol, Poly(SAN) Polyamid, Polypropylen, PMMA, PVC
– wird durch relativ große Teilchen initiiert
– tritt auf bei amorphen, relativ unpolaren Matrices – tritt auf bei teilkristallinen Thermoplasten
– tritt auf bei polaren Matrices
– wird durch kleine Teilchen initiiert
Es gibt Übergänge zwischen beiden Mechanismen
Kautschukteilchen
Scherband
Zugspannung
Kautschukteilchen
FibrilleCrazes
Acrylnitril - Butadien - Styrolcopolymere (ABS)
Herstellung analog zum HIPS-Verfahren,jedoch Verwendung von Acrylnitril alsComonomer
Lösungs - ABS Emulsions - ABS
Herstellung der "Weichkomponente"(dispergierte Kautschukteilchen)
Herstellung der "Hartkomponente"(Poly(styrol-co-acrylnitril)) durchkontinuierliche Lösungspolymerisation
ABS
Lösungspolymerisation
Polybutadien Styrol, Acrylnitril Poly(styrol-co-acrylnitril)
Micellen
Emulsionspolymerisation
Einfluß von Comonomeren auf die Eigenschaften
Chemikalienresistenz(CCl4)
Wärmeformbeständigkeit[ °C]
Poly[a-MS-AN](70/30)
+115
Poly[S-AN](65/35)
+100
Polystyrol –100
Poly[S-a-MS](60/40)
–128
polare Comonomere gute Chemikalienresistenz (Spannungsrißbeständigkeit)
sperrige Substituenten hohe Glastemeperatur, d.h. Wärmeformbeständigkeit
Multiaxiale Zähigkeit bei Wärmelagerung (80°C)
Witterungsbeständiger Acrylat-Kautschuk im ASA wesentlich geringererZähigkeitsabfall bei Wärmelagerung als Butadien-Kautschuk
ASA ist insbesondere für Außenanwendungen entwickelt worden
Multiaxiale ZähigkeitAS50 [Nm]
Lagerzeit [mon]
10
20
30
40
0 2 40
6 108
ASA
ABS mit Acrylat Butadien-Kautschuk
ABS
Kautschuktypen zur Modifizierung von SAN
Doppelbindungen viele keine
Temperaturbeständigkeit – +
Witterungsbeständigkeit – +
Glasübergangstemperatur -80°C -40°C
Kälteschlagzähigkeit + –
ABS(Butadien- Kautschuk)
ASA(Acrylester- Kautschuk)
SAN
SAN- Pfropfhülle
Kautschuk
061/000.557
Bordgeschirr aus Styrol/Acrylnitril – Copolymer
061/000.593
Telefongehäuse und Instrumententafel aus ABS
061/000.592
Surfbretter und Freizeitmöbel aus witterungsbeständigem ASA
Zusammenfassung
Einflußfaktoren Eigenschaften
Aufbau und Molmasseder Matrix
Steifigkeit
Comonomere Wärmeformbeständigkeit,Spannungsrißbeständigkeit
Kautschuk Zähigkeit,Witterungsbeständigkeit
BrechungsindexdifferenzMatrix Kautschuk
Transparenz