Bautechnisch wichtige Polymerisate

Die Polymerisate zeigen ein mehr oder weniger ausgepragtes thermoplastisches Verhalten. Ihre leichte Verarbeitbarkeit und ihre vielseitigen Einsatzmoglichkeiten sind die Ursache fur die dominierende Stellung solch wichtiger Polymerisationskunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Polystyrol.

A) Polyolefine und abgeleitete Verbindungen

• Polyethylen (Polyethen), PE – f CH2-CH2j- n Anzahl der verknUpften

n Monomerbausteine

Die Herstellung von Polyethylen erfolgt uberwiegend nach dem Hochdruck – oder dem Nie – derdruckverfahren. In Abhangigkeit vom jeweiligen Verfahren unterscheiden sich die Mak­romolekule hinsichtlich Verzweigungs – und Kristallisationsgrad sowie Moleklilmasse. Mit abnehmendem Verzweigungsgrad und einer Verkurzung der Seitenketten wird der Anted an kristallinen Bereichen groBer und die Dichte des Polymers erhoht sich.

Beim Hochdruckverfahren findet eine radikalische,,Gaspolymerisation“ bei Drucken zwi – schen 1000…3000 bar und Temperaturen um 200°C in Anwesenheit geringer Mengen an Sauerstoff statt. Der Sauerstoff fungiert als Katalysator fur die Startreaktion. Das anfallende PE (PE-LD; engl. LDPE Low. Density Polyethylene) besteht aus verzweigten Makromole – klilen, die einen relativ groBen Abstand voneinander haben. Daraus resultiert eine gewisse Beweglichkeit der Makromolekule, so dass PE-LD als ein weiches Material geringer Fes – tigkeit und Dichte (p = 0,91 – 0,93 g/cm3) erhalten wird. Der Volumenanteil an kristallinen Bereichen liegt zwischen 40…55%. Die maximale Gebrauchstemperatur betragt etwa 85°C. Bei Temperaturen zwischen 105…115°C beginnt PE-LD zu erweichen. PE-LLD (Linear Low Density) ist ein modifiziertes Hochdruckprodukt mit einem hoheren Kristallanteil und einer gunstigeren Zugfestigkeit.

Beim Niederdruckverfahren wird Ethylen bei Normal – bzw. geringem Uberdruck und Temperaturen < 100°C in Gegenwart von Ziegler-Natta-Katalysatoren (Gemische aus Li-, Be – oder Al-organischen Verbindungen und einem Ubergangsmetallhalogenid, z. B. TiCl4, in einem inerten Losungsmittel) polymerisiert (РЕ-HD; engl. HDPE //igh Density Poly­ethylene). Die Polymerisation findet im Unterschied zum Hochdruckverfahren an der Ka – talysatoroberflache statt. РЕ-HD besitzt wegen der weitgehend linearen und unverzweigten Struktur seiner Makromolekule eine hohere Dichte (p = 0,94…0,97 g/cm3). Es weist einen hoheren Kristallinitatsanteil (bis zu 80%) und eine hohere mechanische Festigkeit auf. Nie – derdruckpolyethylen wird deshalb auch als Hart-PE und Hochdruckpolyethylen als Weich-PE bezeichnet. Die maximale Gebrauchstemperatur von РЕ-HD liegt zwischen

10.. .120°C, die Erweichungstemperatur bei etwa 130°C.

Bei einem Mitteldruckverfahren (Philips-Petroleum-Comp.) wird Ethylen bei – 35 bar und

150.. .180°C in einem Losungsmittel (z. B. Xylol) an Chromium(VI)-oxid/Aluminiumsilicat – Katalysatoren polymerisiert. Dabei entsteht ein fast vollkommen linear gebautes Polyethy – len mit einem kristallinen Anted von 65…75%. Dichte, Harte und Zugfestigkeit des Mittel – druck-PE liegen zwischen denen des Hart – und Weich-PE.

Polyethylen ist ein transparentes bis milchig durchscheinendes (opakes) Material. Gegen – tiber verdiinnten Sauren und Laugen sowie gegeniiber den meisten Losungsmitteln ist es weitgehend bestandig. Es ist auch resistent gegeniiber dem Angriff von Mikroorganismen. Von oxidierenden Sauren wird PE jedoch angegriffen. Durch UV-Strahlen und durch den Einfluss von Warme werden in Gegenwart von Sauerstoff Alterungsprozesse ausgelost (Кар. 10.4.7). Deshalb werden die PE-Sorten grundsatzlich mit Stabilisatoren produziert. Aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe bewirken eine Quellung. PE-Formmas – sen lassen sich durch SpritzgieBen, Extrudieren und durch Blasverfahren bearbeiten. Sie sind spanend verformbar und gut schweiBbar. Polyethylen enthalt keine Weichmacher. Verwendung: Folien, Dichtungsbahnen, Kabelummantelungen; Rohrleitungen fur Trink – wasser, Abwasser und Gase; Behalter (Eimer, Wannen, Container, Mortelkubel, Tanks), Tafeln, Rohrzubehor, Bodenverfestigungsgitter u. a.