Allgemeines, Verwendung
ABS ist die Abkürzung für Acrylnitril-Butadien-Styrol. Es handelt sich um einen Kunststoff, der aus drei verschiedenen Monomeren zusammengesetzt ist, nämlich Acrylnitril, Butadien und Styrol.
Die drei Monomere von ABS
Dieser Kunststoff wird beispielsweise für Lego-Steine verwendet, aber auch für Motorradhelme. Ein weiteres Einsatzgebiet ist der 3D-Druck. Beim 3D-Druck wird ein dünner Kunststoff-Draht durch eine Metalldüse gespritzt und härtet dann aus. Im privaten Bereich wird dabei oft ABS als "Filament" (so nennt man diesen Kunststoff-Draht) eingesetzt.
Struktur und Synthese
Es wurde bereits erwähnt, dass ABS aus drei Monomeren besteht. Nun ist ABS aber kein richtiges (reines) Polymer, dessen Moleküle aus drei verschiedenen Bausteinen zusammengesetzt sind, sondern vielmehr ist ABS ein Gemisch aus zwei Polymeren. Die erste Komponente von ABS ist ein Polymer aus Styrol- und Acrylnitril-Bausteinen (Styrol-Acrylnitril-Copolymer, auch als SAN bekannt), und die zweite Komponente ist ein einfaches Polymer aus Butadien-Monomeren, also Polybutadien.
Hier ein Schema, das die Synthese von ABS erklärt:
Synthese von ABS
Das Copolymer SAN ist ein Thermoplast, kann also durch Erwärmen verformt werden, was ja gerade für den 3D-Druck wichtig ist. Für Lego-Steine ist diese Eigenschaft bei der Herstellung natürlich vorteilhaft, aber für die Lagerung der gekauften Steine nicht so günstig. Das weiß jeder, der schon einmal Legosteine über Jahre auf dem heißen Dachboden gelagert hat. Allerdings ist SAN nicht elastisch. Die Eigenschaft wird dem Misch-Kunststoff ABS durch die Polybutadien-Komponente verliehen.
Andere Herstellungsweisen
Bei dem Emulsions-Verfahren werden die einzelnen Polymere nach und nach hinzugefügt, während bei dem In-Masse-Verfahren alle drei Monomere gleichzeitig zugegeben werden. Bei beiden Verfahren entstehen nicht wie oben beschrieben zwei verschiedene Polymere, die dann gemischt werden, sondern es bilden sich große Moleküle, die aus allen drei Monomeren bestehen.
Zusammensetzung des Polymers ABS
Hier sieht man die Zusammensetzung des Polymers, wie es nach dem Emulsions- oder In-Masse-Verfahren entsteht. Die Zahlen x,y und z stehen dabei für natürliche Zahlen einschließlich der Null. Das heißt, ein "Block" dieses Misch-Polymers kann auch nur aus Acrylnitril und Styrol bestehen (y = 0), oder nur aus Butadien und Styrol (x = 0) und so weiter. Das Misch-Polymer ist rein zufällig zusammengesetzt. Insgesamt sind in dem Polymer ca. 30% Acrylnitril, 40% Butadien und um die 30% Styrol enthalten.