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WERKSTOFFTECHNISCHE GRUNDLAGEN
CHEMISCHE STRUKTUR
3.1 Monomere werden zu Polymeren verbunden, hier das Beispiel Polyvinylchlorid (PVC).
3.3 Makromolekül mit Haupt- und Nebenvalenzbindungen. 3.4 Grundstruktur von Polymeren.
3.2 Polymerarten.
3.5 Knäuelstruktur eines Makromoleküls, das aus linearen Polymerketten besteht. 3.6 Polymer mit
3.1 Monomer Vinylchlorid
Monomer Vinylchlorid
amorphen und geordneten, kristallinen Bereichen. Die kristalline Struktur beruht auf dem Zusammenhalt der Polymerketten untereinander durch Nebenvalenzkräfte, die durch Wärmezufuhr gelöst werden können.
3.2 Homopolymer
3.3
3.4
Hauptvalenzbindung Copolymer
Sequenzpolymer
Polymerisation unter Auflösung der Doppelbindung Segmentblockcopolymer Neben valenzbindung
oder Beispiele
Atom
Propfcopolymer
Polymer Polyvinylchlorid oder
linear
verzweigt
vernetzt
3.5
3.6
Blend
vernetztes Polymer als Matrix
Polymerketten, in der Matrix eingelagert
sind. Die verschiedenen Typen von Copolymeren unterscheiden sich in der Anordnung der Ausgangskomponenten. Bei Polymergemischen, den sogenannten Blends, handelt es sich lediglich um die Mischung verschiedenartiger Polymere, deren jeweilige Ketten jedoch im Gegensatz zu Copolymeren keine chemischen Bindungen miteinander eingehen. Bei hetero
Polymere, deren Makromolekülstruktur von Nebenvalenzkräften bestimmt wird,
genen Blends können vorteilhafte Eigenschaften der Ausgangsstoffe miteinander
können aus diesem Grund durch Erhitzen dauerhaft plastisch verformt werden. Die
kombiniert werden, um beispielsweise die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Homo-
Makromolekülstruktur besitzt also erheblichen Einfluss auf Eigenschaften wie bei-
gene Blends auf molekularer Basis hingegen bilden eine Ausnahme, da das Misch-
spielsweise die Wärmeformbeständigkeit.
verfahren energetisch aufwendig ist. Blends wurden ursprünglich zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und Schlagzähigkeit entwickelt. Sie können darüber hinaus
Makromoleküle besitzen in der Regel eine amorphe oder eine kristalline bzw. 3.5
teilkristalline Struktur. Während die Polymerketten eines amorphen Makromole-
aber auch verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf Wärmeformbeständigkeit, Ver-
küls ungeordnet vorliegen, bildet sich in einer kristallinen Struktur eine gleichmä-
minderung der Spannungsrissbildung oder Brennbarkeit aufweisen.
ßige dreidimensionale Anordnung. Dabei begünstigen ein regelmäßiger Aufbau der Makromoleküle und eine flexible Molekülstruktur die Fähigkeit zur Kristallisation,
3.3
Morphologie der Makromoleküle
weil sich die Molekülketten hinreichend annähern und parallele oder gefaltete An-
Polymere bilden entweder lineare oder verzweigte Kettenstrukturen, deren Anord-
ordnungen bilden können, deren Zusammenhalt auf Nebenvalenzbindungen beruht.
nung innerhalb des Makromoleküls durch Art und Anzahl der jeweiligen Bindungs-
Mit zunehmendem Kristallisationsgrad wächst der Zusammenhalt und damit
kräfte beeinflusst wird. Dabei sind die stärkeren Hauptvalenzkräfte für die Bildung
die Festigkeit eines Stoffes. Kunststoffe sind jedoch immer nur teilkristallin. Fak-
und den Zusammenhalt innerhalb der Monomere und Polymerketten verantwort-
toren, die der Kristallisation entgegenwirken, sind insbesondere die Verschlingung
lich, während die Polymerketten untereinander durch Nebenvalenzkräfte verbunden
der Polymerketten und die Größe des zu kristallisierenden Makromoleküls. Kris-
sind. Nebenvalenzkräfte sind temperaturabhängig und lösen sich bei Energiezufuhr.
tallisation ist nur innerhalb eines engen Temperaturbereichs möglich, in dem die