VESTAMID® E Polyamid 12-Elastomere

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2.0 Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von PA 12-Elastomeren 8 Bei der Herstellung von PA 12-Elastomeren wird Laurinlactam, das Monomer von PA 12, in Gegenwart eines Polyetherdiols und einer Dicarbonsäure als Regler polykondensiert. Dabei entsteht ein Multiblockcopolymer aus Polyether- und PA 12-Blöcken: [ (Polyether) x -Esterbindung- (PA 12) y ] n Poly Ether Block Amid = PEBA Die Polyether-Sequenzen bezeichnet man wegen ihrer sehr niedrigen Glasübergangstemperatur gerne als Weichblöcke und die kristallisationsfähigen PA 12-Sequenzen als Hartblöcke. Die beiden Blöcke sind eigentlich völlig unver- 50 40 30 20 10 0 träglich. Die chemische Verknüpfung der Blöcke durch die Esterbindung verhindert jedoch eine Entmischung. Die Blockzusammensetzung und die Blocklängen können in weiten Grenzen variiert werden, so dass sehr unterschiedliche Produkte entstehen. Die Abbildung zeigt Spannungs-Dehnungs-Diagramme aus Zugversuchen an PA 12-Elastomeren verschiedener Zusammensetzung. PA 12-reiche Elastomere zeigen das typische Verhalten eines teilkristallinen Thermoplasten mit ausgeprägter Streckgrenze. Mit steigendem Polyether-Gehalt fi ndet ein Übergang zu reinelastomerem Verhalten statt. Abbildung 1: Spannungs-Dehnungs-Diagramme aus Zugversuchen nach ISO 527 an PA 12-Elastomeren mit Polytetrahydrofuran-Weichblöcken Spannung [MPa] 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Dehnung [%] Gew.% PA12 100 85 77 64 47 40 28
Eine detaillierte Untersuchung der Phasenmorphologie zeigt, dass bei allen Zusammensetzungen die Matrix der PA 12-Elastomere aus einer hartblockreichen Mischphase aus PA 12 und Polyetherblöcken besteht. Bei PA 12-reichen Produkten kristallisieren die Hartblöcke wie in reinem PA 12 in Form von Lamellen mit einer sphärolithischen Überstruktur und bilden eine zweite kontinuierliche Phase. Diese kristalline Überstruktur geht bei den Produkten mit Abbildung 2: Aufnahme eines PA 12-reichen Elastomers mit dem Transmissions-Elektronenmikroskop geringeren PA 12-Anteilen verloren. Es gibt dann nur noch Ansätze von Sphärolithen oder Einzellamellen. Die kristallinen Überstrukturen machen den besonderen Unterschied zu anderen teilkristallinen thermoplastischen Elastomeren aus und sind verantwortlich für einige herausragende mechanische Eigenschaft en – unter anderem geringe Temperaturabhängigkeit, hohe Elastizität und gutes Rückstellverhalten. Die Morphologie der PA 12-Elastomere wird demnach durch drei wesentliche Phasen charakterisiert: Eine kristalline Phase von lamellar kristallisiertem PA 12, deren Schmelzübergangstemperatur gegenüber reinem PA 12 zu tieferen Temperaturen verschoben ist (Abbildung 4). Zwischen den Lamellen aus kristallisierten PA 12-Blöcken befi ndet sich die amorphe Mischphase aus Hart- und Weichblöcken, deren Glasübergangstemperatur stark von der Blockzusammensetzung abhängt (Abbildung 5). 2 µm 500nm Abbildung 3: Aufnahme eines Polytetrahydrofuranreichen PA 12-Elastomers mit dem Transmissions-Elektronenmikroskop Als dritte Phase kann mit mechanischdynamischen Messungen eine dispers vorliegende amorphe weichblockreiche Phase mit niedriger Glasübergangstemperatur nachgewiesen werden. Sie entsteht off ensichtlich durch Entmischung weichblockreicher Block-Copolymer- Moleküle und wirkt wie ein als Schlagzäh-Modifi zierer zugesetzter Kautschuk * ). Freie Polyetherblöcke sind nicht nachweisbar. *) In PEBA mit sehr langen Polytetrahydrofuran-Blöcken kann in dieser dispersen weichblockreichen Phase als 4. Phase kristallisiertes Polytetrahydrofuran nachgewiesen werden. Anwendungstechnisch ist diese Phase jedoch ohne Bedeutung. 9
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