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ABS – ein moderner Kunststoff

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:.

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ABS – ein moderner Kunststoff

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Presentation Transcript

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

  2. Historische Entwicklung 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) 1970: Transparente S/B-Blockpolymere (Phillips)

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

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

  5. Einfluß der Morphologie auf die Eigenschaften Kautschukphase: Kautschukgehalt Kautschukpartikelgröße Zähigkeit Oberfächenglanz Steifigkeit Fließfähigkeit Wärmeformbeständigkeit Matrix: Molekulargewicht Comonomergehalt Schmiermittelgehalt Steifigkeit Wärmeformbeständigkeit Fließfähigkeit 061/000.559

  6. Einfluß der Kautschukpartikelgröße auf die mechanischen Eigenschaften Spannung [N/mm2] Spannung [N/mm2] Spannung [N/mm2] 60 60 60 40 40 40 20 20 20 Bruchenergie Bruchenergie Bruchenergie 0 0 0 10 20 10 20 0 10 20 0 0 Dehnung [%] Dehnung [%] Dehnung [%] Einfluß auf: Steifigkeit Zähigkeit ( Fläche unter der Kurve) Reißdehnung ( Abbruch der Kurve bei % Dehnung) 061/000.560

  7. Kautschukteilchen Crazes Fibrille Bruchmechanismen in thermoplastischen Werkstoffen Crazing Shear yielding Polystyrol, Poly(SAN) Polyamid, Polypropylen, PMMA, PVC Kautschukteilchen Scherband Zugspannung – tritt auf bei amorphen, relativ unpolaren Matrices – tritt auf bei polaren Matrices – tritt auf bei teilkristallinen Thermoplasten – wird durch relativ große Teilchen initiiert – wird durch kleine Teilchen initiiert Es gibt Übergänge zwischen beiden Mechanismen

  8. Acrylnitril - Butadien - Styrolcopolymere (ABS) ABS Lösungs - ABS Emulsions - ABS Herstellung analog zum HIPS - V erfahren, Herstellung der "W eichkomponente" jedoch V erwendung von Acrylnitril als (dispergierte Kautschukteilchen) Comonomer Herstellung der "Hartkomponente" (Poly(styrol - co - acrylnitril)) durch kontinuierliche Lösungspolymerisation

  9. Lösungspolymerisation Polybutadien Styrol, Acrylnitril Poly(styrol-co-acrylnitril)

  10. Micellen

  11. Emulsionspolymerisation

  12. Einfluß von Comonomeren auf die Eigenschaften Wärmeformbeständigkeit Chemikalienresistenz (CCl ) [ °C ] 4 Polystyrol 100 – Poly[S - - MS] a 128 – (60/40) Poly[S - AN] 100 + (65/35) Poly[ - MS - AN] a 1 15 + (70/30) polare Comonomere gute Chemikalienresistenz (Spannungsrißbeständigkeit) sperrige Substituenten hohe Glastemeperatur , d.h. Wärmeformbeständigkeit

  13. Multiaxiale Zähigkeit bei Wärmelagerung (80°C) Multiaxiale Zähigkeit A [Nm] S50 40 30 ASA ABS mit Acrylat Butadien-Kautschuk 20 10 ABS 0 0 2 4 6 8 10 Lagerzeit [mon] Witterungsbeständiger Acrylat-Kautschuk im ASA wesentlich geringerer Zähigkeitsabfall bei Wärmelagerung als Butadien-Kautschuk ASA ist insbesondere für Außenanwendungen entwickelt worden

  14. SAN SAN- Pfropfhülle Kautschuk ABS ASA (Butadien - (Acrylester - Kautschuk) Kautschuk) Doppelbindungen viele keine T emperaturbeständigkeit – + Witterungsbeständigkeit – + Glasübergangstemperatur - 80°C - 40°C Kälteschlagzähigkeit + – Kautschuktypen zur Modifizierung von SAN

  15. Bordgeschirr aus Styrol/Acrylnitril – Copolymer 061/000.557

  16. Telefongehäuse und Instrumententafel aus ABS 061/000.593

  17. Surfbretter und Freizeitmöbel aus witterungsbeständigem ASA 061/000.592

  18. Aufbau und Molmasse der Matrix Steifigkeit Comonomere Wärmeformbeständigkeit, Spannungsrißbeständigkeit Brechungsindexdifferenz Matrix Kautschuk Transparenz Kautschuk Zähigkeit, Witterungsbeständigkeit Zusammenfassung Einflußfaktoren Eigenschaften

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