Duroplaste – Erklärung, Herstellung und Eigenschaften

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Was sind Duroplaste? Wie werden Duroplaste hergestellt? Welche Eigenschaften haben sie und wo kommen Duroplaste im Alltag zur Anwendung? All diese Themen werden wir dir in diesem Artikel erklären.

Legen wir direkt los!

Duroplaste, oft auch als Duromere und Thermodure bezeichnet, sind Kunststoffe, die sich nach dem Aushärten nicht mehr verformen lassen. Bei den Duroplasten handelt es sich um harte und häufig glasfaserverstärkte Polymerwerkstoffe.

Die Makromoleküle sind bei den Duromeren durch Hauptvalenzen vernetzt. Duroplaste haben eine dreidimensional (räumlich), engmaschig und amorphe eng miteinander verbundene Vernetzung.

Klassifizierung von Kunststoffen

Duroplaste ist einer von drei Polymertypen, in die Kunststoffe nach ihrem mechanisch-thermischen Verhalten eingeteilt werden. Dabei unterscheidet man zwischen Duroplaste, Elastomeren und Thermoplasten.

Die Kettenmoleküle von Doroplasten sind über kovalente Bindungen engmaschig vernetzt, während Elastomere aus weitmaschig vernetzten Polymeren bestehen. Die Thermoplaste sind hingegen nicht chemisch vernetzt und sind daher schmelzbar. Elastomere und Duromere sind aufgrund ihrer Vernetzung nicht schmelzbar und zerfallen beim Überschreiten der Zersetzungstemperatur (Pyrolyse).

Klassifizierung von Kunststoffen

Duroplaste Herstellung

Duroplaste werden häufig durch Polykondensation hergestellt. Zur Herstellung werden Polymerketten untereinander oder mit Monomeren vernetzt. Durch Wärme, Strahlung oder chemischen Additiven wird die Vernetzung der Bausteine hervorgerufen.

Während des Aushärtungsprozesses entstehen lineare kettenartige Moleküle. Zudem vernetzen diese Kettenmoleküle dreidimensional miteinander, wodurch eine stabile Struktur entsteht.

Zur Herstellung von duromeren Kunststoffprodukten werden zunächst aus Monomeren niedermolekulare Vorprodukte (die Kunstharze) gewonnen. Je nach Art der Monomere können Harze durch Polykondensation oder Polyaddition gebildet werden.

Das Harz wird mit einem Härter und ggf. Beschleunigern und Zusatzstoffen wie Farbstoffe und Trennmittel vermischt. Auch können feste Füll- und Verstärkungsstoffe mit einem Massenanteil von etwa 40 bis 65 % zugesetzt werden.

Duroplaste Eigenschaften

Für Kunststoffe lassen sich abhängig von der Temperatur verschiedene Zustände unterscheiden, in denen der Werkstoff bestimmte Eigenschaften aufweist. Duroplaste erweichen oder schmelzen nicht, wenn sie erhitzt werden, sondern zersetzen sich. Der Grund ist, dass ihre Schmelztemperatur höher ist als die Zersetzungstemperatur.

Duroplaste Eigenschaften

Duromere weisen bei niedrigen Temperaturen einen harten und spröden Zustand auf (hartelastischer Zustand). Dieser Zustand wird auch auch zur mechanischen Bearbeitung genutzt.

Die Kovalenzen führen zu engmaschig miteinander verbundenen Makromolekülen. Diese begründen ebenso die geringe Beweglichkeit. Diesen Bereich bezeichnet man auch als Einfrierbereich oder auch Glasübergangsbereich (Glaspunkt).

Eine Erhitzung der Duromere erfolgt im Rahmen der thermischen Zersetzung (Zersetzungsbereich). Damit fängt der Prozess der Zerstörung der kovalenten Bindungen an, sodass der Kunststoff in seine Grundbestandteile zerlegt wird. Eine thermische Verformung des Kunststoffs ist damit nicht möglich.

Duromere lassen sich auch bei hohen Temperaturen nicht erweichen und die Festigkeit bleibt erhalten. Zudem weist sie eine hohe Wärmeformbeständigkeit auf.

Ihre Härte, Steifigkeit und ihr geringer Ausdehnungskoeffizient sind eines der Hauptmerkmale, die die Maßstabilität des Duroplasten auszeichnen. Weiterhin ist das Brandverhalten von Duroplasten von Vorteil.

Duroplaste Beispiele

Duromere werden in verschiedenen Bereichen im Alltag verwendet. Hier haben wir einige Beispiele dargestellt, wo Duroplaste zur Anwendung vorkommen.

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