Cycloolefin-Copolymere

Cycloolefin-Copolymere (COC) sind eine Klasse von technischen Polymeren.

Strukturformel
Strukturformel von Cycloolefin-Copolymeren
Allgemeines
NameCycloolefin-Copolymere
Andere Namen
  • Bicyclo[2.2.1]hep-2-enpolymer mit Ethen
  • Ethylennorbornencopolymer
CAS-Nummer26007-43-2
Kurzbeschreibung

farb- und geruchloser Feststoff[1]

Eigenschaften
Dichte

1,02 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

190–265 °C[3][4][5]

Glastemperatur

178–200 °C[2]

Druckfestigkeit

130–191 N/mm² (Kugeldruckhärte ISO 2039.1)[5]

Schlagzähigkeit

13–20 kJ/m² (ISO 179)[5]

Wasseraufnahme

0,01 % (bei 23 °C, nach 24 h)[2]

Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser[2][5]

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
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[6]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze[6]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Synthese

Cycloolefin-Copolymere werden durch metallocen-katalysierte Copolymerisation von Cycloolefinen (wie Norbornen) mit Alk-1-enen (wie Ethen) gewonnen.[7]

Synthese von Cycloolefin-Copolymeren
Synthese von Cycloolefin-Copolymeren

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 vereint einige physikalische Eigenschaften, die es für die Herstellung von optischen Bauelementen prädestinieren. Kommerzielle Anwendungen von COCs sind daher verschiedene optische Funktionsfolien in Flachbildschirmen sowie Linsen und Sensoren. Im Bereich Medizin/Diagnostik sind die hervorragende Biokompatibilität, insbesondere Blutverträglichkeit sowie die äußerst geringe Wasseraufnahme/Wasserdampfdurchlässigkeit hervorzuheben. In der Medizin/Diagnostik werden vorgefüllte Spritzen, Mikrotiterplatten, Küvetten und Fläschchen eingesetzt. Auch als Blisterverpackung und Schrumpf- oder Twistfolie kommen COCs zum Einsatz.

Einzelnachweise
  1. Packaging with TOPAS®COC. (PDF) TOPAS Advanced Polymers GmbH, September 2019, S. 6, abgerufen am 24. Dezember 2023 (englisch).
  2. Data Sheet Topas®6017S-04. (PDF) TOPAS Advanced Polymers GmbH, 30. August 2006, abgerufen am 24. Dezember 2023 (englisch).
  3. 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).
  4. Creamelt COC Technical Datasheet. (PDF) Creamelt 3D Printing Materials, 6. August 2020, abgerufen am 30. Juni 2023 (englisch).
  5. TOPAS COC – Cyclic Olefin Copolymer. (PDF) TOPAS Advanced Polymers, September 2019, abgerufen am 24. Dezember 2023 (englisch).
  6. Datenblatt Cyclic olefin copolymer, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 19. Juli 2017 (PDF).
  7. Eintrag zu Cycloolefin-Copolymere. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 27. März 2015.
  8. 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).
  9. 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).
  10. TOPAS – COC for Microfluidics and Diagnostics. (PDF) TOPAS Advanced Polymers/Polyplastics, 2023, S. 6, 9, 10, abgerufen am 24. Dezember 2023 (englisch).
  11. World's Foremost Optical Polymer for Precision-Molded Optics. (PDF) Zeon Specialty Materials Inc., 2017, abgerufen am 30. Juni 2023 (englisch).
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