Cycloolefin-Copolymere
| Strukturformel | |||||||
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| Allgemeines | |||||||
| Name | Cycloolefin-Copolymere | ||||||
| Andere Namen |
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| CAS-Nummer | 26007-43-2 | ||||||
| Kurzbeschreibung |
farb- und geruchloser Feststoff[1] | ||||||
| Eigenschaften | |||||||
| Dichte |
1,02 g·cm−3[2] | ||||||
| Schmelzpunkt | |||||||
| Glastemperatur |
178–200 °C[2] | ||||||
| Druckfestigkeit |
130–191 N/mm² (Kugeldruckhärte ISO 2039.1)[5] | ||||||
| Schlagzähigkeit | |||||||
| Wasseraufnahme |
0,01 % (bei 23 °C, nach 24 h)[2] | ||||||
| Löslichkeit | |||||||
| Bruchdehnung |
2,4 %[2] | ||||||
| Wärmeformbeständigkeit |
75–170 °C (ISO 75)[5] | ||||||
| Thermischer Ausdehnungskoeffizient |
0,6–0,7·10−4 K−1(ISO 11359)[5] | ||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||
Cycloolefin-Copolymere (COC) sind eine Klasse von technischen Polymeren.
Synthese
Cycloolefin-Copolymere werden durch metallocen-katalysierte Copolymerisation von Cycloolefinen (wie Norbornen) mit Alk-1-enen (wie Ethen) gewonnen.[7]
Eigenschaften
Obwohl nur aus Olefinen bestehend, sind COC im Gegensatz zu den teilkristallinen Polyolefinen wie Polyethylen und Polypropylen amorph und damit transparent. Die Eigenschaften von COC lassen sich durch Veränderung der Einbauverhältnisse von zyklischen und linearen Olefinen in einem weiten Bereich verändern. Im Wesentlichen wird damit die Wärmeformbeständigkeit in einem Bereich von 65 bis 190 °C eingestellt.[8][9]
Allen COCs gemeinsam sind eine Reihe von Eigenschaften wie gute thermoplastische Fließfähigkeit, hohe Steifigkeit, Festigkeit und Härte sowie niedrige Dichte und hohe Transparenz bei guter Säure- und Laugenbeständigkeit. Der Transmissionsgrad im visuellen Wellenlängenbereich beträgt 91 %. Der Kunststoff besitzt einen Brechungsindex von 1,53 bei 589 nm und zeichnet sich durch geringe Doppelbrechung sowie Eigenfluoreszenz aus.[2][10] Mit einer Abbe-Zahl von 56 ist COC vergleichbar mit PMMA und eignet sich deshalb für Kunststoffoptiken mit geringer Dispersion.[11] COC weist im Vergleich zu anderen Polymeren wie PMMA, PS und PC eine praxisrelevante höhere Transmission im UV-Bereich bis 230 nm auf.[10]
Verarbeitung
COC eignet sich für typische Umformverfahren wie Spritzgießen, Blasformen und Extrudieren. Als Verbindungsverfahren kommen Ultraschallschweißen und Kleben mit vorangegangener Plasmareinigung zum Einsatz.[5]
Verwendung
COC können als Ersatz für Glas dienen (leicht, bruchfest) oder für andere transparente Kunststoffe wie PMMA (höhere Hitzebeständigkeit und geringe Wasseraufnahme). Eingesetzt werden sie beispielsweise in Flachbildschirmen und für optische Linsen. Durch ihre gute elektrische Isolation über weite Temperaturbereiche eignen sie sich für Folien in Kondensatoren. COC sind biokompatibel, nehmen kein Wasser auf, sind bruchfest und hitzestabil, beständig gegen viele Chemikalien und alle üblichen Sterilisationsmethoden (inklusive Gammastrahlung, Wasserdampf und Ethylenoxid). Daher werden sie im Bereich Medizin und Diagnostik für eine große Bandbreite an Behältern eingesetzt: vorbefüllte Spritzen, Mikrotiterplatten, Petrischalen, Blutkonserven, Küvetten für Spektrophotometrie (hier sind auch die optischen Eigenschaften relevant). Zusatz von COC zu LDPE oder LLDPE für Verpackungen (beispielsweise für Lebensmittel) erhöht die Stabilität, Hitzebeständigkeit, Transparenz und Wasserundurchlässigeit.[12] COC werden als Material im Bereich Mikrofluidik verwendet.[13]
Einzelnachweise
- ↑ Packaging with TOPAS®COC. (PDF) TOPAS Advanced Polymers GmbH, September 2019, S. 6, abgerufen am 24. Dezember 2023 (englisch).
- ↑ a b c d e f Data Sheet Topas®6017S-04. (PDF) TOPAS Advanced Polymers GmbH, 30. August 2006, abgerufen am 24. Dezember 2023 (englisch).
- ↑ Zeon Commercializes New Crystalline Cyclo Olefin Polymers | Exploring new applications that take advantage of superior resistance to heat, chemicals, and bending stress. (PDF) Zeon Corp., 17. Februar 2021, abgerufen am 30. Juni 2023 (englisch).
- ↑ Creamelt COC Technical Datasheet. (PDF) Creamelt 3D Printing Materials, 6. August 2020, abgerufen am 30. Juni 2023 (englisch).
- ↑ a b c d e f g TOPAS COC – Cyclic Olefin Copolymer. (PDF) TOPAS Advanced Polymers, September 2019, abgerufen am 24. Dezember 2023 (englisch).
- ↑ a b Datenblatt Cyclic olefin copolymer, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 19. Juli 2017 (PDF).
- ↑ Eintrag zu Cycloolefin-Copolymere. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 27. März 2015.
- ↑ Ju Young Shin, Jl Yong Park, Chenyang Liu, Jiasong He, Sung Chul Kim: Chemical Structure and Physical Properties of Cyclic Olefin Copolymers (IUPAC Technical Report). (PDF, 0,67 MB) In: Pure Appl. Chem., Vol. 77, No. 05. IUPAC, 2005, S. 801–814, abgerufen am 12. April 2010 (englisch).
- ↑ Patent WO2009041448: White Film and Surface Light Sources with the Same. Angemeldet am 25. September 2008, veröffentlicht am 2. April 2009, Anmelder: Toray Industries Inc., Aoyama Shigeru, Kikuchi Akikazu, Takahashi Kozo, Erfinder: Aoyama Shigeru, Kikuchi Akikazu, Takahashi Kozo (vgl. Abschnitt 0177).
- ↑ a b TOPAS – COC for Microfluidics and Diagnostics. (PDF) TOPAS Advanced Polymers/Polyplastics, 2023, S. 6, 9, 10, abgerufen am 24. Dezember 2023 (englisch).
- ↑ World's Foremost Optical Polymer for Precision-Molded Optics. (PDF) Zeon Specialty Materials Inc., 2017, abgerufen am 30. Juni 2023 (englisch).
- ↑ Lamonte, Ronald R., and Donal McNally. "Cyclic olefin copolymers." Advanced Materials and Processes 159.3 (2001): 33-36. http://www.elite-plastic.com.tw/COC-1.pdf
- ↑ Abdulrahman Agha, Waqas Waheed, Nahla Alamoodi, Bobby Mathew, Fadi Alnaimat, Eiyad Abu‐Nada, Aissa Abderrahmane, Anas Alazzam: A Review of Cyclic Olefin Copolymer Applications in Microfluidics and Microdevices. In: Macromolecular Materials and Engineering. Band 307, Nr. 8, August 2022, doi:10.1002/mame.202200053.