Polyamide zählen zu den wichtigsten technischen Kunststoffen, die vorzugsweise im Automobilbau sowie der Elektroindustrie und der Elektronik eingesetzt werden. Die einzelnen Polyamidtypen werden allgemein durch das Kurzzeichen PA gekennzeichnet, dem mindestens eine Zahl folgt, z.B PA 6 oder PA 12 (genauere Erläuterungen siehe Aufbau).
Charakteristisch für alle Polyamide ist die Amid-Gruppe (genauer CONH-Carbonsäureamidgruppe). Polyamide werden entweder aus einem oder zwei Ausgangsstoffen hergestellt.
Herstellung aus einem Ausgangsstoff: Kondensationspolymerisation von Aminocarbonsäuren oder ringöffnende Kettenpolymerisation von Lactamen
Beispiele: PA 6, PA 11 und PA 12
Herstellung aus zwei Ausgangsstoffen: Kondensationspolymerisation von Diaminen und Dicarbonsäuren
Beispiele: PA 46, PA 66, PA 69, PA 610 und PA 612
Bei den aliphatischen Polyamiden geben die Zahlen die Anzahl der C-Atome der Ausgangsverbindungen an. Bei einem Ausgangsstoff eine Zahl, bei zwei Ausgangsstoffen zwei - zuerst die Anzahl der C-Atome im Diamin dann die der Carbonsäure.
Zusätzlich werden Polyamide durch eine Reihe von weiteren Zeichen entsprechend ihrer eingesetzter Monomereinheiten, charakterisiert, wie:
I: Isophthalsäure
N: 2,6-Naphthalindicarbonsäure
T: Terephthalsäure
ND: 1,6-Diamino-2,2,4-trimethylhexan
MC: 1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexan
IND: 1,6-Diamino-2,4,4-trimethylhexan
IPD: Isophorandiamin (1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan
MTD: m-Toluylendiamin
MXD: m-Xylillendiamin
MACM: 3,3´-Dimethyl-4,4´-diaminodicyclohexylmethan
PTD: p-Toluylendiamin
PAPC: 2,2-Bis(p-aminocyclohexyl)propan
PPGD: Polypropylenglykoldiamin
PBGD: Polybutylenglykoldiamin
PAPM: Diphenylmethan-4,4-diamin
PACM: Bis(p-aminocyclohexyl)methan
TMD 6-3: 2,2,4-Trimethylhexamethylendiamin und 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin.
Durch den Einbau von aromatischen Monomeren in die Polymere kann die Schmelztemperatur deutlich erhöht und die Wasseraufnahme verringert werden.
Weiterhin sind auf dem Markt eine Reihe von Copymerisaten und Blends erhältlich.
Der starke polare Charakter der CONH-Gruppe bewirkt eine Wasserstoff-Brückenbildung zwischen benachbarten Molekülketten. Diese sind für die Zähigkeit, Temperaturformbeständigkeit und den hohen E-Modul der Polyamide verantwortlich.
Aliphatische Polyamide sind teilkristalline Thermoplaste. Hierbei ist der Kristallinitätsgrad abhängig vom Polymeraufbau und auch in erheblichem Maße von den Verarbeitungsbedingungen.
Ein schnelles Abkühlen begünstigt eine niedrige Kristallinität, eine feinkörnige Struktur sowie hohe Zähigkeit. Umgekehrt begünstigt ein langsames Abkühlen große Sphärolithe, hohe Festigkeit, hohen E-Modul, hohe Abriebfestigkeit, und eine geringere Wasseraufnahme.
Hierbei sind Typen mit aliphatischen Segmenten zwischen den CONH-Gruppen hochkristallin, insbesondere wenn die CH2-Ketten des Diamins und der Dicarbonsäure beide geradzahlig und nicht zu verschieden lang sind.
Die Abriebfestigkeit korreliert ebenfalls, wie erwähnt, mit dem Kristallinitätsgrad. Je höher der Kristallinitätsgrad ist, je abriebfester ist das Polyamid. Zusätzlich steigt die Abriebfestigkeit mit der Anzahl der H-Brücken.
Teilaromatische Polyamide sind je nach Momomereinheiten und Zusammensetzung amorph oder teilkristallin.
Zudem können durch den Einbau von aromatischen oder verzeigten Strukturen anstatt der CH2-Segmente transparente Polyamide hergestellt werden. Hierbei entstehen amorphe Polyamide oder solche mit Mikrokristallen, die ebenfalls transparente Eigenschaften besitzen.
Unabhängig von ihrem strukturellen Aufbau sind die Polyamide durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:
+ hohe Festigkeit, Steifigkeit und Härte
+ hohe Wärmeformbeständigkeit
+ sehr gutes, elektrisches Isoliervermögen
+ hoher Verschleißwiderstand, gute Gleit- und Notlaufeigenschaften
+ gute chemische Beständigkeit
+ wirtschaftliche Verarbeitbarkeit
- starke Feuchtigkeitsaufnahme
-> verändert die mechanischen Eigenschaften in großem Maße
Im trockenen Zustand, unmittelbar nach der thermoplastischen Verarbeitung, sind Polyamide hart und relativ spröde. Im Raumklima oder bei Wasserlagerung nehmen Polyamide Wasser auf und werden zäher und abriebfester, der E-Modul sinkt. Gleichzeitig geht die Wasseraufnahme mit Änderungen der Bauteilabmaße (Volumenzunahme) einher. Diese muss bei Konstruktionen berücksichtigt werden.
Generell gilt je höher der CH2-Anteil ist, desto niedriger ist die Wasseraufnahme.
beispielsweise Wasseraufnahme PA 6 > PA 11> PA 12
Um Eigenschaften wie die Festigkeit, den E-Modul und die Wärmeformbeständigkeit zu erhöhen, werden Polyamide mit bis zu 50% Faserwerkstoffen verstärkt, diese sind hauptsächlich Glas- und Kohlenstofffasern. Um die Steifigkeit von Polyamiden zu erhöhen, werden diese mit Glaskugeln, Kreide, Talkum und Siliciumdioxid gefüllt. Gleichzeitig wird dadurch die Schwindung und die Verzugsneigung reduziert.
unverstärkt:
Förderschnecken, Nockenscheiben, Skibindungen, Schnappgehäuse, Schock- und schlagbeanspruchte Teile, Zahnräder, gering belastete Gleitlager, form- und dimensionsstabile Konstruktionsteile, wartungsfreie Lager und Getriebeteile unter Wasser, aromadichte Folien, Formteile für Automobilindustrie (unter der Motorhaube), Kettenspanner, Lagergehäuse, Kupplungsteile, Formteile in der Elektrotechnik, Rohre für Flüssigkeiten, Fasern für Zahnbürsten, Präzisionsdichtungen
verstärkt:
hochbelastete Maschinenelemente, geräuscharme Getriebeeinheiten, stark beanspruchtes Bürstenmaterial, Schrauben, Hebel
Grundsätzlich lassen sich alle Verfahren, die für die Verarbeitung von Thermoplasten bekannt sind, auf Polyamide anwenden. Überwiegend kommen jedoch der Spritzgussprozess und das Extrusionsverfahren zum Einsatz. Große Stückzahlen mit komplexen Bauteilgeometrien werden im Spritzguss wirtschaftlich realisiert, während im Extrusionsverfahren hauptsächlich Halbzeuge hergestellt werden.
Für ungewöhnlich große Formteile oder auch kleine Stückzahlen kann auf das klassische Gussverfahren zurückgegriffen werden. Hierfür werden spezielle Gusspolyamide angeboten.
Polyamid wird ebenfalls zur Herstellung von Fasern im Schmelzespinnverfahren verarbeitet und u.a. für Kleidung, Teppiche, Seile genutzt.
23.10.2013 / EMS-GRIVORY. Langfaserverstärkte Polyamide ermöglichen höchste mechanische Eigenschaften bei minimalem Gewicht: gerade bei Schutz- und Funktionskleidung im Sport- und Freizeitbereich kommt das Potenzial der lang-kohlenstofffaser- verstärkten Polyamide (PA12) voll zur Geltung.
17.10.2013 / Clariant erweitert sein Angebot an fortschrittlichen, effizienten Phosphinat-Flammschutzmitteln um neue, synergistische Formulierungen speziell für technische Thermoplaste in anspruchsvollen Einsatzumgebungen. Exolit® OP 1400 (TP) für Polyamide und Exolit OP 1260 (TP) für Polyester.
17.10.2013 / Lanxess. „Technology @ Work“ – Mit diesem Slogan präsentiert sich der Spezialchemie-Konzern LANXESS auf der weltgrößten Kunststoffmesse „K 2013“ in Düsseldorf. Auf dem rund 700 Quadratmeter großen Messestand stellt LANXESS neueste Materialentwicklungen, Verfahren und Technologien für Hightech-Kunststoffe und Hochleistungskautschuke vor.
17.10.2013 / Radici Plastics. Nach der Einführung von Radilon® D auf PA6.10 Basis, Technopolymere mit langen Ketten, die zu 64% aus erneuerbaren Quellen stammen, präsentiert RadiciGroup auf der K Messe nun die neue Produktserie Radilon® DT auf PA6.12 Basis.
16.10.2013 / Lanxess. In jüngster Zeit ist die Nachfrage nach wärmeleitenden Thermoplasten für Gehäuse stark gestiegen. LANXESS baut deshalb eine neue Polyamid-Produktreihe Durethan TC (thermally conductive) für das thermische Management von Geräten auf.
16.10.2013 / BrüggemannChemical hat mit BRÜGGOLEN® H3376 und BRÜGGOLEN® H3386 zwei neue farbstabile Kupferstabilisatoren für Polyamide (PA 6, PA 6.6) entwickelt, die insbesondere die Anforderungen für Anwendungen in der Elektrotechnik und Elektronik (E+E) erfüllen.
16.10.2013 / Radici Plastics. Besondere Stoß- und Ermüdungsfestigkeit, optimierter Kriechwiderstand. Höhere mechanische Festigkeit und Steifigkeit bei hohen Temperaturen. Das sind im Vergleich zu herkömmlichen Polyamiden die besonderen Vorteile der Spezialserie Radistrong mit Langfasern, Teil der neuen Technopolymere, die die RadiciGroup auf der K Messe als Produktneuheit vorstellt.
09.10.2013 / EOS stellt zwei neue Kunststoff-Werkstoffe für den industriellen 3D Druck vor. „PrimePart ST“ (PEBA 2301) gehört als weiches, flexibles und elastisches Material der Gruppe der thermoplastischen Elastomere an. „PrimePart® FR“ (PA 2241 FR) ist ein flammgeschütztes Polyamid 12.
08.08.2013 / 3M. Im Rahmen der diesjährigen K 2013 stellen 3M und seine Tochtergesellschaft Dyneon auf einem gemeinsamen Stand unter anderem neue Werkstoffe für den automobilen Leichtbau vor. Dazu zählen die Dyneon Compounding Technology, das 2-Komponentenmaterial aus 3M Dyneon Fluorelastomer und Stanyl Polyamid 46 sowie die 3M Glass Bubbles iM16K.
14.10.2013 / BASF. Die BASF hat am Standort Ludwigshafen eine hochmoderne Polyamid-Coextrusionsanlage für Verpackungsfolien und Technische Folien in Betrieb genommen.
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