WST20 Werkstoffkunde WST201/203 AKAD

Kunststoffe sind leicht:

Mit relativ niedriger Dichte weisen Kunststoffe mit dem Einsatz von Verstärkungsstoffen relativ hohe Festigkeit auf. Dies bietet Gewichtsvorteile im Fahrzeug- und Flugzeugbau.

Kunststoffe sind flexibel und elastisch verformbar:

Toleranzausgleich, bewegliche Verbindungen und integrierte Dichtelemente sind mit Kunststoffen einfach ealisierbar.

Kunststoffe verhalten sich zäh-hart und haben ein hohes Arbeitsaufnahmevermögen:

Teilkristalline Thermoplaste weisen einen Zustandsbereich auf, in dem die amorphen Bereiche beweglich sind, die Kristallite dem Werkstoff jedoch die Stabilität verleihen. Spannungen werden durch Verformung abgebaut.

Kunststoffe sind transparent:

Amorphe Kunststoffe können damit für Verglasungen und optische Anwendungen eingesetzt werden.

Kunststoffe sind gute thermische und elektrische Isolatoren:

Für elektrische Anwendun- gen und Gehäuse sind Kunststoffe daher bestens geeignet.

Die meisten Kunststoffe sind aus folgenden Elementen aufgebaut:

Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Schwefel (S), Chlor (Cl), Fluor (F)

Die Doppelbindung von Ethylen-Molekülen wird aufgespaltet, sodass an beiden Enden reaktionsfähige Gruppen vorhanden sind (Radikale). An diesen Enden reagieren diese Moleküle miteinander, es entsteht ein langer Molekülverband, das Makromolekül.

Unterhalb der Glasübergangstemperatur TG sind alle Moleküle unbeweglich und eingefroren, der Werkstoff verhält sich hart und spröde. Oberhalb der Glasübergangstemperatur TG sind die Moleküle in den amorphen Bereichen beweglich, die Kristallite geben dem Werkstoff Zusammenhalt und Stabilität. Die weichen amorphen Bereiche wirken wie Puffer, der Werkstoff verhält sich damit zäh-hart.

Thermoplaste:

Molekülketten, linear, verzweigt oder unverzweigt sind durch Erwärmung schmelzbar;

Elastomere:

weitmaschig vernetzte Makromoleküle, 3-dimensionales Netzwerk, nur elastisch verformbar, nicht schmelzbar;

Duroplaste:

engmaschig vernetzte Makromoleküle, 3-dimensionales Netzwerk, nicht verformbar, nicht schmelzbar.

In einem amorphen Thermoplast liegen die Moleküle als statistische Knäuel in völliger Unordnung vor. Ein teilkristalliner Thermoplast weist in Kristalliten geordnete parallel gelagerte Molekülsegmente auf, häufig in einer kugelförmigen Überstruktur, den Sphärolten. Zwischen den räumlich begrenzten Kristalliten befinden sich amorphe Bereiche.

Monomere sind die Grundbausteine für ein Makromolekül. Damit die Polyreaktion zum Makromolekül mit reaktiven Gruppen erfolgen kann, sind Doppelbindungen erforderlich.

Polymerisation:

Kettenreaktion, bei der die Mehrfachbindung eines Monomeren aufgebrochen und durch Anlagern der freien Valenz an diejenige der sich bildenden Kette gesättigt wird. Nacheinander werden die Monomeren zum Makromolekül zusammengefügt.

Polyaddition:

Durch Umbau reaktiver Gruppen wird das Makromolekül gebildet, es entstehen keine Nebenprodukte.

Polykondensation:

Reaktive Endgruppen führen unter Abspaltung von H2O zur Bildung eines Makromoleküls.