Unterschied zwischen PLA und ABS

Hauptunterschied - PLA vs. ABS

PLA und ABS sind zwei Arten von Polymermaterial. Sie sind daher Makromoleküle, die sich aus vielen wiederkehrenden Einheiten zusammensetzen. PLA ist Polymilchsäure. Das zur Bildung von PLA verwendete Monomer ist Milchsäure. ABS ist Acrylnitril-Butadien-Styrol. Es wird aus drei Monomeren hergestellt: Acrylnitril, Butadien und Styrol. Diese Polymermaterialien werden je nach ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Eine der häufigsten Anwendungen dieser beiden Verbindungen sind Filamente im 3D-Druck. Der Hauptunterschied zwischen PLA und ABS ist das PLA ist ein biologisch abbaubares thermoplastisches Polymer, während ABS ein nicht biologisch abbaubares thermoplastisches Polymer ist.

Wichtige Bereiche

1. Was ist PLA?
      - Definition, Produktion und Eigenschaften
2. Was ist ABS?
      - Definition, allgemeine Eigenschaften und Verwendungen
3. Was ist der Unterschied zwischen PLA und ABS
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: ABS, Acrylnitril, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Butadien, Milchsäure, PLA, Polymilchsäure, Styrol, Thermoplast

Was ist PLA?

PLA ist Polymilchsäure. Es ist ein biologisch abbaubarer thermoplastischer Polyester. Es ist ein aliphatisches Polymer. PLA stammt aus erneuerbaren Quellen wie Maisstärke, Maniokwurzeln, Zuckerrohr usw. PLA ist aufgrund seiner biologischen Abbaubarkeit und Biokompatibilität der heute am häufigsten verwendete Biokunststoff.

Das früheste Verfahren zur Herstellung von PLA war die Kondensationspolymerisation, die Produkte mit niedrigem Molekulargewicht ergibt. Heutzutage wird Ringöffnungspolymerisation zur Herstellung von hochmolekularem PLA verwendet.

Das zur Herstellung von PLA verwendete Monomer ist Milchsäure. Dieses Monomer wird durch Fermentation oder auf chemischem Wege hergestellt. Die Gärung ist jedoch wegen der geringeren Einschränkungen die günstigste Methode. Die Herstellung von PLA kann hauptsächlich auf drei Arten erfolgen.

• Kondensationspolymerisation
• Polykondensation in einer azeotropen Lösung
• Polymerisation durch Lactidbildung

Die Kondensationspolymerisation umfasst die Bildung eines Esters, der dann Kondensationsreaktionen eingeht. Dieses Verfahren entfernt Wassermoleküle während des Polymerisationsprozesses. Dieses Verfahren ist jedoch nicht sehr günstig, da aus diesem Verfahren kein Polymermaterial mit hohem Molekulargewicht erhalten werden kann. Das zweite Verfahren ist die Polykondensation in einer azeotropen Lösung, die praktischer ist. Dieses Verfahren verwendet verschiedene Katalysatoren. Die Polymerisation durch Lactidbildung ist jedoch die effizienteste Methode zur Herstellung von PLA. Es ergibt hochmolekulares PLA. Lactid ist ein aus einer Kondensationsreaktion gebildetes cyclisches Dimer. Diese Methode zur Herstellung von PLA ist auch bekannt als Ringöffnungspolymerisation weil Lactid ein zyklisches Molekül ist.

Abbildung 1: Erhalt von PLA aus Milchsäure und Lactid

PLA kann zu Faserformen und Filmen verarbeitet werden. Die häufigste Anwendung von PLA sind Filamente, die im 3D-Druck verwendet werden. Diese Filamente neigen weniger zum Verdrehen und haben eine geringere Flexibilität. Im Allgemeinen sind diese Filamente weniger haltbar. Der Schmelzpunkt ist niedriger. PLA ist jedoch im Allgemeinen thermisch instabil und zeigt bei thermischer Behandlung einen schnellen Molekulargewichtsverlust. Dies liegt daran, dass die Esterbindungen dazu neigen, sich abzubauen, wenn Wärme bereitgestellt wird. Dieser thermische Abbau tritt bei niedrigeren Temperaturen als dem Schmelzpunkt von PLA auf. PLA hat ein gutes Aussehen, eine hohe mechanische Festigkeit und eine geringe Toxizität. Die Glasübergangstemperatur von PLA ist niedrig. Es beschränkt den Einsatz von PLA in thermisch verarbeiteten Verpackungen.

Was ist ABS?

ABS ist Acrylnitril-Butadien-Styrol. Es ist ein amorphes thermoplastisches Polymer. Dieses Polymer wird aus drei Arten von Monomeren hergestellt: Styrol, Acrylnitril und Butadien. Hierbei werden Styrol und Acrylnitril in Gegenwart von Polybutadien polymerisiert.

Acrylnitril ist ein synthetisches Monomer. Es besteht aus Propylen und Ammoniak. Butadien wird als Nebenprodukt aus der Erdölraffination gewonnen. Styrol ist auch ein synthetisches Monomer. Daher ist ABS kein Biopolymer. Es ist ein undurchsichtiger Thermoplast. Das Verfahren zur Herstellung von ABS ist bekannt als Emulsionsverfahren. Die Mischung der Reaktanten liegt in Form einer Emulsion vor. Das kontinuierliche Massepolymerisation ist ein weiterer Prozess, der schließlich ABS bilden wird.

Abbildung 2: Monomere, die bei der Herstellung von ABS verwendet werden

Da ABS ein thermoplastisches Material ist, kann es leicht recycelt werden. Dies liegt daran, dass sie bis zu ihrem Schmelzpunkt erhitzt werden können, sich abkühlen lassen und erneut ohne signifikanten Abbau wieder erhitzt werden. Dies bedeutet, dass die gebräuchlichste Methode zur Herstellung von ABS die Wiederverwertung des bereits vorhandenen ABS-Materials ist.

Eine der häufigsten Anwendungen von ABS umfasst die Verwendung von Filamenten im 3D-Druck. Die Verwendung von ABS für diesen Zweck führt zu einem brennenden Kunststoffgeruch während des Druckvorgangs. Diese Filamente neigen eher zum Verdrehen. Im Vergleich zu anderen Filamenten, die im 3D-Druck verwendet werden, sind sie etwas flexibel. Da sie chemisch beständig sind, ist ABS haltbarer.

ABS hat einen höheren Schmelzpunkt. Da es sich um ein amorphes Polymer handelt, kann der tatsächliche Schmelzpunkt nicht berechnet werden. Die Glasübergangstemperatur beträgt etwa 105^OC. Aufgrund der Eigenschaften von ABS wird es in Automobilanwendungen wie Radabdeckungen, Spiegeln und Scheinwerfergehäusen verwendet.

Unterschied zwischen PLA und ABS

Definition

PLA: PLA ist Polymilchsäure.

ABS: ABS ist Acrylnitril-Butadien-Styrol.

Natur

PLA: PLA ist ein aliphatisches thermoplastisches Polymer.

ABS: ABS ist ein amorphes thermoplastisches Polymer.

Monomere

PLA: PLA wird aus Milchsäuremonomeren hergestellt.

ABS: ABS wird aus Acrylnitril-, Butadien- und Styrolmonomeren hergestellt.

Vorkommen in der Natur

PLA: PLA ist ein biologisch abbaubares Polymer.

ABS: ABS ist ein nicht biologisch abbaubares Polymer. Es kann aber recycelt werden.

Rohmaterial

PLA: PLA ist ein pflanzliches Material.

ABS: ABS ist ein Material auf Erdölbasis.

Haltbarkeit

PLA: PLA ist vergleichsweise weniger haltbar.

ABS: ABS ist haltbarer.

Flexibilität

PLA: PLA ist weniger flexibel.

ABS: ABS ist flexibler als PLA.

Schmelzpunkt

PLA: PLA hat einen niedrigeren Schmelzpunkt.

ABS: ABS hat aufgrund seiner amorphen Struktur keinen definierten Schmelzpunkt.

Fazit

PLA und ABS sind wichtige Polymermaterialien. PLA ist Polymilchsäure. ABS ist Acrylnitril-Butadien-Styrol. Diese beiden Materialien werden üblicherweise als Filamente für den 3D-Druck verwendet. Es gibt viele Unterschiede zwischen PLA und ABS, wenn die chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften berücksichtigt werden. Der Hauptunterschied zwischen PLA und ABS ist, dass PLA ein biologisch abbaubares thermoplastisches Polymer ist, während ABS ein biologisch nicht abbaubares thermoplastisches Polymer ist.

Verweise:

1. Jamshidian, Majid et al. „Polymilchsäure: Produktion, Anwendungen, Nanokomposite und Freisetzungsstudien.“ Umfassende Übersichtsartikel in den Bereichen Lebensmittelwissenschaft und Lebensmittelsicherheit, Blackwell Publishing Inc., 26. August 2010, verfügbar hier.
2. Rogers, Tony. „Creative Mechanisms Blog“. Alles, was Sie über ABS-Kunststoff wissen müssen, finden Sie hier.
3. „Acrylnitril-Butadien-Styrol“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 13. Oktober 2017, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "PLA from Milchsäure & Lactid" Von Rifleman 82 - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia
2. "ABS resin formula" Von H Padleckas in der Wikipedia auf Englisch - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia