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Kunststoffe mit besonderen Eigenschaften

 PMMA Polymethylmethacrylat

 

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Polymethylmethacrylat (Kurzzeichen PMMA), bekannter unter den Handelsnamen „Plexiglas“ (Fa. Röhm) oder auch als Acrylglas ist ein synthetischer, glasähnlicher thermoplastischer Kunststoff. In den ehemaligen RGW-Staaten wurde PMMA als 'Piacryl' bezeichnet.

Geschichte

Polymethylmethacrylat wurde 1928 etwa gleichzeitig in Deutschland, Großbritannien und Spanien entwickelt und 1933 zur Marktreife gebracht. Es wird heute in großen Mengen hergestellt und findet vielseitige Verwendung als splitterfreier und leichter Ersatz für Glas (z. B. Schutzbrillen, etc.). Die ersten Kontaktlinsen aus Kunststoff wurden etwa 1939 aus PMMA hergestellt. Eines der ersten Alltagsprodukte aus PMMA waren Deckel von Plattenspielern (Braun "SK4" von 1956, der so genannte "Schneewittchensarg").

Aufbau und Eigenschaften

Strukturformel von Polymethylmethacrylat:

   H CH3

   | |

··· -C-C- ···

   | |

   H COOCH3

Durch die Polymerisation der Grundstoffe Aceton, Blausäure, Schwefelsäure und Methanol entsteht PMMA. Diese Stoffe sind zwar giftig, das Produkt PMMA ist aber ungiftig, was es auch für die innere Medizin und andere sensible Bereiche interessant macht. PMMA verbrennt knisternd, mit gelblicher Flamme, süßlichem Geruch, ohne zu Tropfen und ohne Rückstände. Beim Beklopfen mit dem Fingernagel klingt PMMA im Gegensatz zu transparentem Polystyrol nicht blechern.

Eigenschaften von PMMA:

  • ca. 50 Prozent geringere Dichte gegenüber Mineral-Glas (ca. 1,2 g/cm3)
  • elastisch und schlagfest
  • gute spanabhebende Bearbeitung möglich
  • ab 100°C leicht verformbar. Bei Abkühlung in Wasser bleibt diese Form erhalten
  • Verbindungen durch Kleben oder Schweißen möglich
  • lässt sich sehr gut mit CO2-Lasern schneiden oder gravieren
  • transmittiert Licht besser als normales Glas
  • witterungs- und alterungsbeständig
  • beständig gegen Säuren und Laugen mittlerer Konzentration.
  • beständig gegen Benzin und Öl
  • Alkohol und Benzol greifen PMMA an
  • kratzempfindlich
  • lässt je nach Typ ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen durch aber hält Infrarotstrahlung zurück. Wird dehalb auch für Gewächshäuser und in der Röntgenstrahllithographie verwendet.

  • Auch die Möglichkeiten der Formgebung sind sehr vielfältig. So kann es nicht nur als Glasersatz bei Fenstern eingesetzt werden, sondern auch für Haushaltsgegenstände wie z. B. Schüssel.
  • PMMA ist sehr spannungsrissempfindlich. Daher dürfen Plexiglasflächen auch nicht mit Alkohol oder Lösungsmitteln gereinigt werden.

    Einsatzgebiete

    Aus Polymethylmethacrylat werden unter anderem optische Linsen und Brillengläser, Verglasungen, Lampen und Sanitärteile hergestellt.

    PMMA ist unentbehrlich in der Medizin besonders der Zahnmedizin, wo es für Prothesen eingesetzt wird. Hierfür wird der Kunststoff mit Metallsalzen eingefärbt, so daß die typische rosa Farbe entsteht. In durchsichtiger Form wird er für Verbandsschienen eingesetzt. Der Kunststoff wird frei angemischt und härtet unter Hitze und Druck aus. Es können auch Aktivatoren zugesetzt werden.

    PMMA ist zudem Bestandteil von Fotolacken, welche in der Photolithographie Verwendung finden.

    Weitere Einsatzgebiete:

    Kfz-Industrie: Rückleuchtenglas, Reflektor, Lichtleiter, Blinkerglas

    Elektroindustrie: Lichttechnik, Leuchtenabdeckung

    Optische Industrie: Schauglas, Linsen, Brillenglas, Prismenplatten, Lichtleiter

    Haushaltsartikel: Tastenkappe, Handydisplay, Gehäuse

    Bauwesen: Polymerbeton, Industriefussboden, Verglasungen, Sanitärbauteil (z.B. Badewanne), Möbel

    Orthopädie: Knochenzement (z.B. zur Verankerung von Hüftendoprothesen)

    Zahnmedizin: Total- und Teilprothesen

     

     

    Optische Eigenschaften:             Mechanische Eigenschaften:

    Brechungsindex:                                                                     

                •         Härte M97 (8N)
  • nf (486nm) 1,497                   Dichte (g/cm3) 1,18
  • nd (589nm) 1,491

    nc (656nm) 1,489

     

    Weitere optische Parameter:           Sonstige Eigenschaften:

     

    Trübung (%) 1                     Wärmeformbeständigkeitsgrenze 85°C / 185°F

  • Transmission (%)
  • 380...780nm (VIS)                   Längenausdehnungskoeffizient 7,0E-05 (1/K)

    (3 mm, farblos) 92

        

    Fortsetzung sonstige EigenschafteFortsetzung Eigenschaften:

     

    Spezifische Vorteile: Hohe Transparenz, Kratzfestigkeit, chemische Resistenz, geringe Streuung

    Wärmeformbeständigkeitsgrenze 92°C / 198°F, Wasseraufnahme [%-Gew.] 0,30 Material-Kosten (ca. Euro/kg) 6,00

     

    Elektrisch leitende Kunststoffe

     

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    Schaumstoffe

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    • Bei chemischen Treibverfahren reagiert das Treibmittel unter Gasentwicklung  chemisch
    • Entweder werden durch Hitze Stoffe zum Abspalten von Gasen angeregt,
    • bekannte Vertreter sind:
    • Azodicarbonamid  H2NCON=NCONH2 N2, CO, CO2, NH3
    • Benzolsulfonsäurehydrazid C6H5SO2NHNH2 N2, H2O
    • Toluolsulfonsäurehydrazid C7H8SO2NHNH2 N2, H2O
    • Mit Wasser, oder Spuren von Wasser (Luftfeuchtigkeit) reagieren beispielsweise Isocyanate:
    • R – N = C = O + H2O  R – NH2 + CO2