Elastomere

Подпись: b)
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Elastomere {griech. elastos dehnbar, biegsam) sind polymere Werkstoffe, die aus weitma – schig vernetzten, linearen bis schwach verzweigten Makromolektilen bestehen (Abb. 10.14a). Durch kovalente und zwischenmolekulare Bindungen wird die freie Beweglichkeit der Kettenmolekiile zwar begrenzt, die Kettensegmente bleiben aber beweglich und konnen aneinander vorbeigleiten. Die Folge ist ein gummielastisches Verhalten der Elastomere. Wirkt beispielsweise auf ein Stuck Gummi eine auBere Kraft, so werden die Molekulketten aus einer ungeordneten (statistisch wahrscheinlicheren) Position in eine geordnetere (statis – tisch unwahrscheinlichere) Position iiberfiihrt. Beim Nachlassen der auBeren Kraft gehen die Makromolektile in ihre verknaulte Lage zuriick und der Gummi nimmt seine ursprung – liche Form wieder an. Die reversible Dehnung kann bis auf das Acht – bis Zehnfache der Ausgangslange erfolgen.

Abbildung 10.14 a) Weitmaschige Vernetzung der Makromolektile in einem Elastomer und b) Anordnung der Makromolektile in einem Duroplast.

Der Zustand der Gummielastizitat erstreckt sich tiber den gesamten Bereich oberhalb der Glasiibergangstemperatur Tg bis zur Zersetzungstemperatur Tz. Ein thermoplastischer Zu­stand wird zwischen Tg und Tz nicht durchlaufen. Demnach zersetzen sich die Elastomere, ohne vorher hochviskos-flussig zu werden, also ohne zu schmelzen. Im Gegensatz zu den Thermoplasten ist keine plastische Verformbarkeit moglich. Elastomere konnen also weder warmeverformt noch verschweiBt werden. Die Glasubergangstemperaturen der Elastomere

liegen zwischen -100…-20°C. Unterhalb Tg sind die Elastomere hart und fest. Sie sind in den gangigen Losungsmitteln kaum loslich, aufgrund der Einlagerung von Losungsmit- telmolektilen in das weitmaschige Netzwerk jedoch quellbar.

Elastomere sind Polymere mit einem kautschukartigen, gummielastischen Verbal – ten. Da sie keinen thermoplastischen Zustand durchlaufen, sind sie nicht warme – verformbar.

Zusatzliche chemische Bindungen zwischen den Makromolekiilen erreicht man durch Zu – gabe vemetzender Verbindungen wahrend des Polymerisationsprozesses oder durch Vul – kanisation mittels Schwefel bzw. Schwefelverbindungen am fertigen Polymerisat. Durch die Vulkanisation von Naturkautschuk mit Schwefel wird beispielsweise eine schwache zusatzliche Vemetzung erreicht (Abb. 10.15). Die in den Makromolekiilen noch enthalte – nen Doppelbindungen spalten unter Einschub von Disulfidbriicken (-S-S-) zwischen je zwei Polymerketten auf, wobei sich in geringer Anzahl zusatzliche Bindungen zwischen benach – barten Ketten ausbilden.

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S S

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1

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Abbildung 10.15

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Vemetzung von Makromolekiilen

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mittels Disulfidbrucken (Vulkanisa­

1 1 CH2- CH – CH – CH2- CH2- CH – CH – CH2-

tion)

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Auf dem Bausektor werden vor allem Siliconkautschuke (Abk.: SI, Кар. 9.2.4) und Poly – sulfidkautschuke (SR) als reaktionshartende Elastomere eingesetzt. Polysulfidkautschuke bestehen aus Molekiilsegmenten der allgemeinen Formel HS-(R-S-S)n-R-SH, in denen li – neare Makromolekiilketten tiber zwei oder mehrere Schwefelatome miteinander verbunden sind. Die zur Hydroxylgruppe homologe SH-Gruppe wird als Mercaptogruppe bezeichnet. Sie ist als endstandige, reaktive Gruppe in der Lage, mit einem Harter zu reagieren, wobei sich unter Wasseraustritt Disulfidbrucken ausbilden (Gl. 10-16).

R-S-H + О + H-S-R — ► R-S-S-R + H20 (10-16)

Den zur Verknupfimg notwendigen Sauerstoff liefert das Harter – bzw. Vemetzersystem (z. B. MnC>2 Braunsteiri). Die meist flussig vorliegenden aliphatischen Polysulfide werden durch eine oxidative Vemetzung in hochmolekulare, gummielastische Produkte uberfuhrt, die im Bauwesen vor allem als Zweikomponenten-Dichtstoffe Anwendung finden.

Als thermoplastische Elastomere bezeichnet man Verbindungen, die zwar bei Normal – temperatur ebenfalls gummielastisch sind, bei hoheren Temperaturen jedoch wie Thermo- plaste verarbeitet werden konnen. Damit fallen sie streng genommen nicht unter die in DIN 7724 gegebene Definition fur Elastomere. Vertreter dieser Gruppe polymerer Werkstoffe sind Blockpolymere aus weichen, dehnbaren Segmenten niedrigerer Erweichungstempera – tur (z. B. Polybutadien) und Segmenten, die entweder eine hohe Glastemperatur oder einen hohen Anted kristalliner Bereiche besitzen (z. B. Polystyrol). Die thermoplastische Verar – beitung wird moglich, da die bei der Gebrauchstemperatur vemetzend wirkenden, harten Polymerblocke bei hoheren Temperaturen aufbrechen und die Makromolekule beweglich machen. Die thermoplastischen Elastomere bilden das Verbindungsglied zwischen Ther – moplasten und Elastomeren

Die Thermoelaste bilden dagegen eine echte Untergruppe der Elastomere. Bei den thermo – elastischen Werkstoffen handelt es sich um weitmaschig vemetzte Polymere, die nicht oberhalb der Glasubergangstemperatur, sondem erst ab 20°C (oder bei hoherer Temperatur) bis zur Zersetzungstemperatur gummielastische Eigenschaften aufweisen.