Thermoplast
Definition
- Bezeichnung für einen Kunststoff, der sich durch Erwärmen erweichen
lässt.
Bemerkungen
- Thermoplaste bestehen aus unverzweigten oder nur wenig verzweigten
Polymerketten, die lediglich durch intermolekulare Wechselwirkungen zusammen
gehalten.
- Nach der Polymerisation und Aushärtung können sie durch Erwärmen wieder
aufgeschmolzen werden.
- Durch die Erwärmung werden erhöhen sich die Abstände der
Molekülketten zueinander, der Einfluss der intermolekularen
Wechselwirkungen geht zurück, der Stoff wird weicher und elastischer
bis er schließlich komplett schmilzt.
- Da sie beim Aushärten keine chemische Quervernetzung zwischen den
einzelnen Ketten ausbilden, ändern sich die Materialeigenschaften durch
mehrfaches Aufschmelzen, Umformen und Aushärten nicht.
- Thermoplaste können also beliebig oft in eine andere Form gebracht
werden.
- Thermoplasten können in die folgenden Untertypen aufgeteilt werden:
- Amorphe (erweichende) Thermoplaste
- Kristalline (schmelzende) Thermoplaste
- Auch kristalline Thermoplaste besitzen etwa mindestens 20 % amorphe
Bereiche, da sich auch beim langsamen Aushärten aus der Schmelze nie alle
Polymerketten so anordnen können, dass sie ein regelmäßiges
Kristallgitter bilden.
- Thermoplaste mit amorphem Anteil besitzen eine Glasübergangstemperatur.
Sie werden beim Erwärmen zunehmend weicher, der Übergang zum flüssigen
Aggregatzustand erfolgt allmählich. Im Bereich zwischen ihrer Glasübergangstemperatur
und ihrem Schmelzpunkt stellen sie unterkühlte, visköse Flüssigkeiten
dar. Bei Temperaturen unterhalb der Glasübergangstemperatur
vitrifizieren sie, d.h. sie werden glasartig fest und spröde, ohne jedoch
dabei eine kristalline Struktur anzunehmen.
- Der Anteil amorpher Strukturen in einem Thermoplasten lässt sich
durch Zusatzstoffe oder den Temperaturgradienten während des Abkühlens
steuern.
- Auf mechanische Belastungen reagieren (teilweise) amorphe Thermoplaste bei
Temperaturen oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur
und unterhalb ihres Schmelzpunktes zunächst mit einer (irreversiblen)
Deformation und erst bei höheren Kräften mit Bruch.
- Je näher die Temperatur an der Schmelztemperatur liegt, desto weicher
und elastischer ist das Polymer. Umgekehrt werden Thermoplaste mit
abnehmender Temperatur zunehmend spröder.
- Folglich können auch bei Raumtemperatur amorphe Thermoplaste,
unterhalb ihrer Glasübergangstemperatur
ähnlich hart sein wie Duroplaste und
auf Belastung hin praktisch sofort brechen.
- Eine Sonderform amorpher Thermoplaste bilden die sogenannten
Chandrall-Polymere.
Verarbeitungsverfahren
- Typische Verarbeitungsverfahren für Thermoplaste sind Extrusions- und
Spritzgusstechniken, weshalb sie manchmal auch als Spritzmassen bezeichnet
werden (im Gegensatz zu den als Pressmassen bezeichneten Duroplasten).
Beispiele
Substanzen
- Celluloid
- Polyacrylate
- Polyacrylnitril (PAN)
- Polyamide (PA)
- Polyethylen (PE)
- Polypropylen (PP)
- Polystyrol (PS)
- Polyvinylchlorid (PVC)
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