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ABS – ein moderner Kunststoff Volker Abetz, Makromolekulare Chemie II, Universität Bayreuth Walter Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Martin.

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Präsentation zum Thema: "ABS – ein moderner Kunststoff Volker Abetz, Makromolekulare Chemie II, Universität Bayreuth Walter Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Martin."—  Präsentation transkript:

1 ABS – ein moderner Kunststoff Volker Abetz, Makromolekulare Chemie II, Universität Bayreuth Walter Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Martin Weber, BASF-AG

2 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:WitterungsbeständigeAcrylnitril-Styrol-Acrylat (ASA)-Polymerisate (BASF) Transparente S/B-Blockpolymere (Phillips)1970: Historische Entwicklung

3 Übersicht Styrolpolymerisate Acrylnitril Ersatz von Butadien- durch Acrylat- kautschuk Butadien- kautschuk Einbau von MMA PS transparent steif spröde Butadien- kautschuk -Methylstyrol PSAN spannungsrißbeständig P[S/ -MS] P[ -MS/AN] wärmeformbeständig ABS zäh opak spannungsrißbeständig wenig witterungsbeständig HIPS zäh opak wenig witterungsstabil ASA zäh spannungsrißbeständig witterungsstabil MBS, MABS zäh transparent

4 Vergleich: Schlagfeste+nicht schlagfeste Styrolpolymerisate Spannung Dehnung ABS HIPS SAN PS PS und PS/AN – steif – spröde HIPS undABS – steif – zäh

5 061/ Einfluß der Morphologie auf die EigenschaftenEinfluß der Morphologie auf die Eigenschaften Matrix: Molekulargewicht Comonomergehalt Schmiermittelgehalt Kautschukphase: Kautschukgehalt Kautschukpartikelgröße Steifigkeit Wärmeformbeständigkeit Fließfähigkeit Zähigkeit Oberfächenglanz Steifigkeit Fließfähigkeit Wärmeformbeständigkeit

6 061/ Steifigkeit 0 Einfluß auf: Zähigkeit( Fläche unter der Kurve) Reißdehnung( Abbruch der Kurve bei % Dehnung) 1020 Dehnung [%] Spannung [N/mm 2 ] Dehnung [%] Spannung [N/mm 2 ] Bruchenergie Dehnung [%] Spannung [N/mm 2 ] Bruchenergie Einfluß der Kautschukpartikelgröße auf die mechanischen Eigenschaften

7 Bruchmechanismen in thermoplastischen Werkstoffen CrazingShear 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 Fibrille Crazes

8 Acrylnitril - Butadien - Styrolcopolymere (ABS) Herstellung analog zum HIPS-Verfahren, jedoch Verwendung vonAcrylnitril als Comonomer Lösungs- ABSEmulsions- ABS Herstellung der "Weichkomponente" (dispergierte Kautschukteilchen) Herstellung der "Hartkomponente" (Poly(styrol-co-acrylnitril)) durch kontinuierliche Lösungspolymerisation ABS

9 Lösungspolymerisation Polybutadien Styrol, AcrylnitrilPoly(styrol-co-acrylnitril)

10 Micellen

11 Emulsionspolymerisation

12 Einfluß von Comonomeren auf die Eigenschaften Chemikalienresistenz (CCl 4 ) 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

13 Multiaxiale Zähigkeit bei Wärmelagerung (80°C) Witterungsbeständiger Acrylat - Kautschuk im ASA wesentlich geringerer Zähigkeitsabfall bei Wärmelagerung als Butadien -Kautschuk ASA ist insbesondere für Außenanwendungen entwickelt worden Multiaxiale Zähigkeit A S50 [Nm] Lagerzeit [mon] ASA ABS mit Acrylat Butadien-Kautschuk ABS

14 Kautschuktypen zur Modifizierung von SAN Doppelbindungenvielekeine Temperaturbeständigkeit–+ Witterungsbeständigkeit–+ Glasübergangstemperatur-80°C-40°C Kälteschlagzähigkeit+– ABS (Butadien- Kautschuk) ASA (Acrylester- Kautschuk) SAN SAN- Pfropfhülle Kautschuk

15 061/ Bordgeschirr aus Styrol/Acrylnitril – CopolymerBordgeschirr aus Styrol/Acrylnitril – Copolymer

16 061/ Telefongehäuse und Instrumententafel aus ABSTelefongehäuse und Instrumententafel aus ABS

17 061/ Surfbretter und Freizeitmöbel aus witterungsbeständigem ASASurfbretter und Freizeitmöbel aus witterungsbeständigem ASA

18 Zusammenfassung EinflußfaktorenEigenschaften Aufbau und Molmasse der Matrix Steifigkeit ComonomereWärmeformbeständigkeit, Spannungsrißbeständigkeit KautschukZähigkeit, Witterungsbeständigkeit Brechungsindexdifferenz Matrix Kautschuk Transparenz


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