Die hervorragenden Eigenschaften von Thermoplasten, nämlich ihre hohe Festigkeit, ihre chemische Beständigkeit und ihre einfache Herstellung, führen dazu, dass sie in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt werden. Ihre Anwendbarkeit in Bereichen, die anfällig für Stöße sind, kann aufgrund ihrer angeborenen Sprödigkeit eingeschränkt sein. Um dieses Problem zu lösen, werden den Thermoplasten Schlagzähigkeitsmodifikatoren zugesetzt, um ihre Zähigkeit zu erhöhen. In diesem Artikel wird gründlich und ausführlich erläutert, wie Schlagzähigkeitsmodifikatoren die Zähigkeit von Thermoplasten erhöhen.

Die feste Struktur von Thermoplasten, zu denen Polymere wie Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol gehören, lässt sich durch Erhitzen wiederholt entspannen und umformen. Trotz all ihrer Vorteile weisen Thermoplaste häufig eine unzureichende Schlagzähigkeit auf, was bedeutet, dass sie bei dynamischer Belastung brechen oder splittern können. Schlagzähigkeitsmodifikatoren sind unerlässlich, um diese Einschränkung zu überwinden, da sie Thermoplaste haltbarer machen.

Die Grundlagen der Härte

Die Fähigkeit eines Materials, Belastungen zu widerstehen, ohne zu brechen, wird als Zähigkeit bezeichnet. Sie wird durch eine Reihe von Variablen beeinflusst, darunter Duktilität, Festigkeit und Steifigkeit. Schlagzähigkeitsmodifikatoren werden speziell zur Anpassung dieser grundlegenden Eigenschaften entwickelt, um die Zähigkeit von Thermoplasten zu erhöhen.

Mechanismen der Veränderung der Schlagzähigkeit

3.1 Elastomere und Weichmacher

Niedermolekulare Additive, so genannte Weichmacher, verleihen thermoplastischen Kunststoffen mehr Flexibilität und Stoßelastizität. Indem sie die Glasübergangstemperatur senken, ermöglichen sie eine größere Beweglichkeit und Energieabsorption durch die Polymerketten beim Aufprall. Umgekehrt erhöhen Elastomere die Zähigkeit, indem sie der Polymermatrix Elastizität verleihen und ihre gummiartigen Eigenschaften nutzen, um Stoßenergie zu absorbieren und abzuleiten.

3.2 Härtebildner und Kautschukpartikel

Die thermoplastische Matrix wird mit Gummipartikeln wie Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) gemischt, um eine zweiphasige Lösung zu bilden. Indem sie die Aufprallenergie absorbieren und zerstreuen, dienen diese Partikel als Energieabsorber und verhindern die Ausbreitung von Rissen. Darüber hinaus erhöhen zähigkeitssteigernde Additive wie Kern-Schale-Partikel die Zähigkeit von Thermoplasten, indem sie einen Verstärkungseffekt erzeugen und die Bruchablenkung fördern.

3.3 Durch Schlagwirkung modifizierte Polymere

Vorgemischte Materialien mit einer thermoplastischen Matrix und eingestreuten Schlagzähmodifikatoren bilden schlagzähmodifizierte Polymere. Gummipartikel oder Kern-Schale-Partikel sind zwei mögliche Formen für diese Modifikatoren. Da die schlagzähmodifizierten Polymere die Vorteile der Matrix und der Schlagzähigkeitsmodifikatoren kombinieren, weisen sie eine bessere Zähigkeit auf als reine Thermoplaste.

Techniken zur Charakterisierung

Schlagzähigkeitsmodifikatoren werden mit einer Reihe von Charakterisierungsmethoden auf ihre Wirksamkeit hin untersucht. Dazu gehören die Schlagprüfungen nach Izod und Charpy, mit denen die beim Aufprall absorbierte Energie quantifiziert wird, sowie die Rasterelektronenmikroskopie (REM) und die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), mit denen mikrostrukturelle Veränderungen und Schäden durch Stöße untersucht werden.

Nutzung und Zukunftsperspektiven

Die Einsatzmöglichkeiten von Thermoplasten haben sich durch die Zugabe von Schlagzähigkeitsmodifikatoren erweitert. Sie finden breite Anwendung in Konsumgütern, Sportgeräten, Verpackungsmaterialien und Automobilkomponenten. Um den Einsatz von Thermoplasten in noch anspruchsvolleren Anwendungen zu ermöglichen, zielt die künftige Forschung in diesem Bereich auf die Entwicklung neuartiger schlagzäher Modifikatoren mit besserer Effizienz und Verträglichkeit ab.

Schlagzähigkeitsmodifikatoren sind wesentlich für die Erhöhung der Zähigkeit von Thermoplasten. Modifikatoren wie Plastifizierung, Elastomerverstärkung, Dispersion von Gummipartikeln und Kern-Schale-Zähigkeit erhöhen die Fähigkeit, Energie zu absorbieren und die Ausbreitung von Rissen zu verhindern. Die Entwicklung und Verwendung schlagzäh modifizierter Thermoplaste in einer Vielzahl von Sektoren hängt vom Verständnis dieser Mechanismen und der Anwendung geeigneter Charakterisierungsverfahren ab.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zugabe von Schlagzähigkeitsmodifikatoren zu Thermoplasten einen gangbaren Weg darstellt, um ihre Haltbarkeit zu erhöhen und ihr Einsatzspektrum zu erweitern. Die Entwicklung von noch leistungsfähigeren Schlagzähigkeitsmodifikatoren durch weitere Forschung und Entwicklung in diesem Bereich würde sicherlich thermoplastische Materialien und ihre Anwendung in einer Vielzahl von Sektoren fördern.Ob Sie Hilfe bei der Produktgestaltung, der Materialauswahl oder der Produktionsoptimierung benötigen, Coace verfügt über das Fachwissen und die Ressourcen, um Ihnen die benötigten Lösungen anzubieten.