Elias/Vohwinkel
Neue polymere Werkstoffe für die industrielle
Anwendung
Synthese
Eigenschaften 2. Folge Verarbeitung
DEUTSCHES KUNSTSTOFF-
INSTITUT
Inhaltsverzeichnis
(Literatur befindet sich am Ende jedes Unterkapitels)
Vorwort 5 1 Einführung 17 1.1 Wirtschaftliche Entwicklung 17 1.2 Nomenklatur und Bezeichnung 25- 2 Gesättigte Kohlenstoff-Ketten 27 2.1 Lineare Poly(ethylene) mit niedriger Dichte 27 2.1.1 Struktur und Synthese 27 2.1.2 Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendung 31 2.2 Poly(olefin-co-vinylalkohol) 38 2.2.1 Struktur und Synthese 38 2.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 39 2.3 Poly(ethylen-co-acrylsäuremethylester) 42 2.3.1 Struktur und Synthese 42 2.3.2 Eigenschaften und Anwendungen 42 2.4 Andere Ethylen-Copolymere 45 2.4.1 Struktur 45 2.4.2 Eigenschaften und Anwendungen 46 2.5 Poly(p-methylstyrol) und Copolymere 49 2.5.1 p-Methylstyrol 49 2.5.2 Co- und Terpolymere mit p-Methylstyrol 53 2.6 Poly(tribromstyrol) 56 2.6.1 Struktur und Synthese 56 2.6.2 Eigenschaften und Anwendungen 56 2.7 Neue thermoplastische und schlagfeste Konstruktionswerkstoffe auf Basis
Styrol . . : 57 2.7.1 Übersicht 57 2.7.2 Struktur und Synthese 59 2.7.3 Eigenschaften und Anwendungen 60 2.8 Modifizierung von Poly(vinylchlorid) 63 2.8.1 Struktur 63 2.8.2 Eigenschaften und Anwendungen 64 2.8.2.1 Verarbeitungshilfsmittel 64 2.8.2.2 Schlagfestmacher 66 2.8.2.3 Vom Hersteller modifizierte, gebrauchsfertige, schlagfeste
PVC-Typen für den Außeneinsatz 67
ö Inhaltsverzeichnis 2.9 Modifizierte Vinylester-Harze 70 2.9.1 Struktur und Synthese 70 2.9.2 Eigenschaften und Anwendungen 72 2.10 Poly(isobutylen-co-maleinsäureanhydrid) 74 2.11 Poly(l-octadecen-co-maleinsäureanhydrid) 74 2.11.1 Struktur und Synthese 74 2.11.2 Eigenschaften und Anwendungen 75 2.12 Poly(divinylether-co-maleinsäureanhydrid) 77 2.13 Poly(phenylene) 78 2.13.1 Struktur und Synthese 78 2.13.2 Verarbeitung, Eigenschaften und Anwendung von H-Resins . . . 79 3 Ungesättigte Kohlenwasserstoff-Ketten 82
3.1 1,2-1,4-Poly(butadiene)oder „Vinyl-Polybutadiene" 82 3.1.1 Struktur und Synthese . 82 3.1.2 Eigenschaften und Anwendungen 82 3.2 Copolymere aus Styrol und 1,2-1,4-Poly(butadienen) („Lösungs-SBR") . 85 3.2.1 Struktur und Synthese 85 3.2.2 Eigenschaften und Anwendungen . . • 86 3.3 Poly(norbornen) 89 3.3.1 Struktur und Synthese 89 3.3.2 Eigenschaften und Anwendungen 90 3.4 Poly(octenamer) 94 3.4.1 Struktur und Synthese 94 3.4.2 Eigenschaften und Anwendungen des trans-Poly(octenamer) (TOR) 94 3.5 Butylkautschuk mit konjugierten Doppelbindungen 98 3.5.1 Struktur und Synthese 98 3.5.2 Eigenschaften und Anwendungen 99 3.6 Poly(l-hexen-co-4/5-methyl-l,4-hexadien) 104 3.6.1 Struktur und Synthese 104 3.6.2 Eigenschaften und Anwendungen 104 4 Thermoplastische Elastomere 107 4.1 Übersicht 107 4.1.1 Einleitung 107 4.1.2 Eigenschaftsvergleich 109 4.2 Thermoplastische Poly(olefin)-Elastomere 114 4.2.1 Struktur und Synthese 114 4.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 115 4.3 Thermoplastische Poly(vinylchlorid)-Elastomere 120 4.3.1 Struktur und Synthese 120 4.3.2 Eigenschaften und Anwendungen 120 4.4 Thermoplastische Poly(ester)-Elastomere 121 4.4.1 Struktur und Synthese 121 4.4.2 Eigenschaften und Anwendungen 122
Inhaltsverzeichnis 9 4.5 Thermoplastische Polyamid-Elastomere 125 4.5.1 Struktur und Synthese ? 125 4.5.2 Eigenschaften und Anwendungen 129 4.6 Ionomere 134 4.6.1 Poly(ethylen-co-acrylsäure) 134 4.6.1.1 Struktur und Synthese 134 4.6.1.2 Eigenschaften und Anwendungen 134 4.6.2 PolyCethylen-co-propylen-co-ethylidennorbornylsulfonat)
(„Sulfoniertes EPDM") 136 4.6.2.1 Struktur und Synthese 136 4.6.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 137 4.7 1,2-Syndiotaktisches Poly(butadien) 139 4.7.1 Struktur und Synthese 139 4.7.2 Eigenschaften und Anwendungen 139 5 Fluorpolymere 141 5.1 Einleitung 141 5.2 Poly(hexafluorisobutylen-co-vinylidenfluorid) 141 5.2.1 Struktur und Synthese 141 5.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 142 5.3 Poly(tetrafluorethylen-co-u;-carbalkoxy-perfluoralkoxy-vinylether). . . 144 5.3.1 Struktur und Synthese 144 5.3.2 Eigenschaften und Anwendungen 145 5.4 Peroxidvulkanisierbare Fluorelastomere 146 5.4.1 Struktur und Synthese 146 5.4.2 Eigenschaften und Anwendungen 147 5.5 Poly(tetrafluorethylen-co-propylen) 149 5.5.1 Struktur und Synthese 149 5.5.2 Eigenschaften und Anwendungen 149 5.6 Poly(fluoralkylarylensiloxanylen) 151 5.6.1 Struktur und Synthese 151 5.6.2 Eigenschaften und Anwendungen 153
6 Polyether und verwandte Polymere 154 6.1 Phenol-aralkyl-Harze 154 6.1.1 Struktur und Synthese 154 6.1.2 Eigenschaften und Anwendungen 154 6.2 Poly(p-vinylphenol) 159 6.2.1 Synthese und Struktur 159 6.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 159 6.3 Modifizierte Poly(phenylenoxide) 163 6.3.1 Überblick 163 6.3.2 Poly(oxy-2,6-dimethyl-l,4-phenylen)-Styrol-Pfropfpolymerisat . . 1 6 3
10 Inhaltsverzeichnis 6.4 Poly(2,6-dibrom-l,4-phenylenoxid) . 165 6.4.1 Struktur und Synthese 165 6.4.2 Eigenschaften und Anwendungen 166 6.5 Hydantoinhaltige Epoxidharze 167 6.5.1 Struktur und Synthese 167 6.5.2 Eigenschaften und Anwendungen 167 6.6 Peroxid- und Schwefel-vulkanisierbare Epichlorhydrin-Elastomere . . . 1 6 9 6.6.1 Struktur und Synthese 169 6.6.2 Eigenschaften und Anwendungen 169 6.7 Poly(aryletherketone) 172 6.7.1 Struktur und Synthese 172 6.7.2 Verarbeitung von PEEK 174 6.7.3 Eigenschaften und Anwendungen 174 7 Polyester und Polyanhydride 178 7.1 Überblick über Thermoplastische Polyester 178 7.2 Poly(ethylenterephthalat) 180 7.2.1 Übersicht 180 7.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 181 7.3 Poly(butylenterephthalat) 184 7.4 Poly(p-hydroxybenzoate) 186 7.5 Barriere-Kunststoffe auf Polyester-Basis 190 7.5.1 Struktur und Synthese . 190 7.5.2 Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendung 192 7.5.3 Recycling von PETP-Flaschen 196 7.6 Polyarylate 197 , 7.6.1 Struktur und Synthese 197 7.6.2 Eigenschaften und Anwendung von Polyarylaten 198 7.7 Poly(co-carbonate) und Poly(ester-co-carbonate) 201 7.7.1 Struktur und Synthese 201 7.7.2 Eigenschaften und Anwendungen 204 7.8 Poly(glutarate) 207 7.8.1 Synthese und Struktur 207 7.8.2 Eigenschaften und Anwendung 207 7.9 Poly(azelainsäureanhydrid) 208 7.9.1 Struktur und Synthese 208 7.9.2 Eigenschaften und Anwendung 208 8 Schwefelpolymere 210 8.1 Poly(thiodiethanol) 210 8.1.1 Struktur und Synthese 210 8.1.2 Eigenschaften und Anwendungen 210 8.2 Polysulfone, Polyarylensulfone und Polyethersulfone 212 8.2.1 Struktur und Synthese 212 8.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 215
Inhaltsverzeichnis 11 9 Polyamide 220 9.1 Transparente Polyamide 220 9.1.1 Struktur und Synthese 220 9.1.2 Eigenschaften und Anwendungen 223 9.2 Extrem schlagzähe Polyamide 229 9.2.1 Struktur und Synthese 229 9.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 230 9.3 Block-Copolymere aus Poly(dioxamid) und Polyamid 6 233 9.3.1 Struktur und Synthese 233 9.3.2 Eigenschaften 234 9.4 Polyamid-RIM-Systeme 235 9.4.1 Struktur und Synthese 235 9.4.2 Eigenschaften und Anwendungen 237 9.5 Aromatische Polyetheramide 238 9.6 Flexible Polyamide 11 und 12 239 9.6.1 Struktur und Synthese 239 9.6.2 Eigenschaften und Anwendungen 239 10 Aramid-Fasern 242 10.1 Einleitung 242 10.2 Struktur und Synthese 242 10.3 Eigenschaften 246 10.4 Anwendungen 249 10.4.1 Reifencord 249 10.4.2 Verstärkungsmaterial für Verbundwerkstoffe 249 10.4.3 Arbeitsschutz, Schutzbekleidung und Schutzpanzerungen . . . 253 10.4.4 Seile, Kabel, Schläuche, Gurte 253 10.4.5 Beschichtete Gewebe 254
11 Polyimide 257 11.1 Einleitung 257 11.2 Polyimide mit in situ gebildeten Imidgruppen 257
11.2.1 Polyimide durch Polykondensation von Tetracarbonsäuren und
Diaminen 257 11.2.2 Polyimide durch Polyaddition aus Carbonsäureanhydriden und
Isocyanaten 262 11.3 Polyimide mit vorgeformten Imidgruppen 263 11.3.1 Oligomere Imide mit Acetylen-Edngruppen 263 11.3.2 Oligomere Imide mit Norbornen-Endgruppen 263 11.3.3 Oligomere Polyimide mit Bismaleimid-Endgruppen 264 11.4 PMR (in situ Polymerization of Monomer Reactants)-Polyimide . . . . 267 11.5 Poly(amidimide) 269 11.6 Poly(esterimide) 270
12 Inhaltsverzeichnis 11.7 Polyetherimide 271 11.7.1 Struktur und Synthese 271 11.7.2 Eigenschaften und Anwendungen 273 11.8 Polyimide mit heterocyclischen Kettenbausteinen 274 11.8.1 Poly(imid-co-isoindolo-chinazolindion) 274 11.8.1.1 Struktur und Synthese 274 11.8.1.2 Eigenschaften und Anwendung 275 11.8.2 Bismaleimid-Triazin-Harze 276 11.8.2.1 Struktur und Synthese 276 11.8.2.2 Eigenschaften und Anwendung 278 11.9 Ungefüllte Polyimide 280 11.10 Gefüllte und verstärkte Polyimide 282 ll.HPolyimid-Adhäsive 286 11.12Polyimid-Schaumstoffe 288 12 Andere heterocyclische Polymere 292 12.1 Einleitung 292 12.2 Poly(adamantyl-benzoxazol) 296 12.2.1 Synthese und Struktur 296 12.2.2 Eigenschaften und Anwendung 297 12.3 Poly(oxazolidon)-Elastomere 298 12.3.1 Struktur und Synthese 298 12.3.2 Eigenschaften 299 12.4 Poly(benzimidazol)-Faser 300 12.4.1 Struktur und Synthese „. . . 300 12.4.2 Eigenschaften und Anwendung 301 12.5 Pbly(phenylen-l,3,4-oxadiazol) 304 12.5.1 Struktur und Synthese 304 12.5.2 Eigenschaften und Anwendung 304 12.6 Poly(p-phenylen-oxadiazol-co-N-methylhydrazid) 307 12.6.1 Struktur und Synthese 307 12.6.2 Eigenschaften und Anwendung 308 12.7 Triazin-Polymere 309 12.7.1 Struktur und Synthese 309 12.7.2 Eigenschaften und Anwendung 310 12.8 Cyclisiertes und oxidiertes Poly(acrylnitril) 312 12.8.1 Struktur und Synthese 312 12.8.2 Eigenschaften und Anwendungen 313 13 Polyurethane und andere Polymere auf Isocyanat-Basis 315 13.1 Einleitung 315 13.2 Polyurethane mit Mehrphasensystemen 315 13.3 Wäßrige Polyurethan-Systeme 319 13.3.1 Polyurethan-Dispersionen 319
13.3.1.1 Struktur und Synthese 319 13.3.1.2 Eigenschaften und Anwendung 321 13.3.2 Poly(carbamoylsulfonate) 324 13.3.2.1 Struktur und Synthese 324 13.3.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 324 13.4 Modifizierte Poly(isocyanurate) 326 13.4.1 Struktur und Synthese 326 13.4.2 Eigenschaften und Anwendungen 327 13.5 Modifizierte Harnstoff-Formaldehyd-und Polyharnstoff-Schäume . . . 330 13.5.1 Struktur und Synthese 330 13.5.2 Eigenschaften und Anwendungen 333 13.6 Polyester-Urethan-Hybride 335 13.6.1 Struktur und Synthese 335 13.6.2 Eigenschaften und Anwendungen . 335 13.7 Oxazolidin-Isocyanat-Harze 337 13.7.1 Struktur und Synthese . 3 3 7 13.7.2 Eigenschaften und Anwendungen 338 13.8 Polycarbodiimide 339 13.8.1 Struktur und Synthese 339 13.8.2 Eigenschaften und Anwendungen 340
14 Elektrisch leitfähige Polymere 342 14.1 Einleitung. . . 3 4 2 14.2 Poly(acetylen) 344 ' . 14.2.1 Struktur und Synthese 344 14.2.2 „Dotierung" und Eigenschaften 345 14.3 Poly(phenylene) 347 14.3.1 Struktur und Synthese 347 14.3.2 „Dotierung" und Eigenschaften 348 14.4 Poly(p-phenylensulfid) 349 14.5 Poly(pyrrol) 350 14.5.1 Struktur und Synthese 350 14.5.2 Eigenschaften 350 14.6 Poly(l,6-heptadiin) 351 14.6.1 Struktur und Synthese 351 14.6.2 „Dotierung" und Eigenschaften 351 14.7 Potentielle Anwendungen der elektrisch leitfähigen Polymeren . . . . 352
15 Siliciumpolymere 355 15.1 OrganomodifiziertePolysiloxan-Elastomere . . 355 15.1.1 Struktur und Synthese 355 15.1.2 Eigenschaften und Anwendung 355
14 j Inhaltsverzeichn is 15.2 Flüssige Siliconkautschuke 358
15.2.1 Struktur und Synthese 358 15.2.2 Eigenschaften und Anwendungen 358 15.3 Wäßrige RTV-Elastomerdispersionen 360 15.3.1 Struktur und Synthese 360 15.3.2 Eigenschaften und Anwendungen 361 15.4 Polycarbosilane 362
16 Biopolymere und abgewandelte organische Naturstoffe 364 16.1 Poly(j3-D-hydroxybutyrat) 364 16.2 Chitin und Chitosan 365 16.2.1 Chitin 365 16.2.1.1 Struktur und Synthese 365 16.2.1.2 Eigenschaften und Anwendung 366 16.2.2. Chitosan 366 16.2.2.1 Struktur und Synthese 366 16.2.2.2 Eigenschaften und Anwendung 366 16.3 Pullulan 367 16.4 Xänthan 368 16.4.1 Struktur und Synthese 368 16.4.2 Eigenschaften und Anwendungen 369 16.5 Pfropfpolymere von Acrylnitril auf Stärke 371 16.6 Acrylamidomethyl-Stärke 372 16.7 Polymere aus Kohlendioxid 373 16.7.1 Poly(alkylencarbonate) 373 16.7.2 Andere Polymere 374
17 Ausblick ' 376 Anhang 383 A - l SI-Einheiten 383 A - 2 Vorsilben für SI-Einheiten 384 A - 3 Fundamentale Konstanten 384 A—4 Umrechnungen von veralteten und angelsächsischen Einheiten in
SI-Einheiten 385 A—5 Kurzbezeichnungen für Thermoplaste, Duromere, Fasern, Elastomere
und Hilfsstoffe 388 A—6 Bezeichnungen allgemeiner Polymer-Eigenschaften 390 A—7 Bezeichnungen mechanischer Eigenschaften 291
A—8 Bezeichnungen für thermische Eigenschaften 393 A - 9 Bezeichnungen elektrischer Eigenschaften 394 A—10 Adressen der in diesem Buch genannten Firmen . . 394 Sachverzeichnis 400
