HLF - Klausurfragen

• thermisch stabil, sehr gute Flammbeständigkeit

• Schwer entflammbar, aber UV Beständigkeit schlecht (mehr Licht kann aufgenommen werden)

• begünstigt Unbrennbarkeit

• Verminderung der Festigkeit unter UV-Licht und hohen Temperaturen

• Generell gute Festigkeiten

-> Eine höhere Molekülmasse steigert die Glasübergangs- sowie die Schmelztemperatur, die Zugfestigkeit sowie den E-Modul und senkt die Bruchdehnung. 

1. Chlorhaltige: PVDC,

2. Fluorhaltige:  PTFE, PVF, PVDF

3. PEEK

4. Schwefelhaltig: PPS

-> Aromatische Polyamide und Polyarimide

• Aramidfasern

• Arimidfasern

• Preox-Faser

-> Polyimid und PBO

-> Kermel

-        Preox Faser

-        P-Aramid

-        Kermel

-        Polyimid

-        Polyamidimid

Problematisch wegen Schwerlöslichkeit und Unschmelzbarkeit

-> Lösemittelspinnen

-        Kermel

-        Glas

-        Keramik

= hochtemperaturbeständige oder hochfeste Chemiefaser

= PBO

Name: Zyklon

Kettensteif -> parallele Anordnung, Stäbchengestalt, Doppelbindungen

• Sehr hoch geordnete Polymere, -> Flüssigkristallines Polymer

• Hohe Festigkeiten / sehr gute Zugfestigkeit in eine Richtung

• Exzellente Flammstabilität -> are ideal for heat and flame resistant work-wear

• Gute Chemische Beständigkeit

• Aromatische Struktur: Verminderung der Festigkeit unter UV-Licht und hohen Temperaturen!

• Hohes E-Modul

• UV-Beständigkeit sehr schlecht

Herstellung

• Spinnen in einer flüssigkristallinen Polymerlösung (bei allen kettensteife Polymere diese Herstellung)

• Verstrecken bei 500 bis 700 Grad

Flüssigkristalline Polymere:

Als Flüssigkristall bezeichnet man eine Substanz, die einerseits flüssig ist, andererseits aber auch richtungsabhängige (anisotrope) physikalische Eigenschaften aufweist wie ein Kristall.

• Für thermoplastische Polymere

• Dünnflüssige Schmelze

• Flüssigkristalline Polymere immer stäbchenförmige Moleküle (diese sind nicht flexibel)

  -> dadurch sehr gute chem. & mech. Eigenschaften

 -> Stäbchen nur in eine Richtung sehr gut orientiert -> Festigkeit nur in eine Richtung sehr gut -> Eigenschaften anisotrop!

-> Bei Gel-gesponnen Fasern, die auch sehr zugfest sind, ist das nicht so!

-> Bei PiPD auch nicht

Polyimid (PI) -> Arimid

= thermisch resistente Faser

• Zu PI gehören u.a. PBO

• Rein aromatische Polyimide sind vielfach nicht schmelzbar und chemisch sehr beständig 

• Ringstruktur

• Thermostabil

• Schwerentflammbar

• Unschmelzbar

• Keine Verstärkungsfaser, eher textiler Charakter

• Unregelmäßiger Querschnitt -> voluminös, höhere spez. Oberfläche, aber anfälliger für Chemikalienangriff

Herstellung:

• Problematisch wergen Schwerlöslichkeit und Unschmelzbarkeit

• Lösemittelspinnen

• Daher zweistufiger Prozess

• Polykondensation zu Polyamidsäure

• Cycliyiserung der Polyamidsäure unter Wasserabspaltung durch Erhitzen 150-300 Grad

Anwendungen:

Heißgasfiltration, Flugzeuginnenraumausstattung

= Polyetherketon

• Semikristalline / aromatische / thermoplastische Polymere (hat auch amorphe Teile)

• Einstellbare Eigenschaften

  -> Hat viele Ethergruppen (hier sind diese Stabil, bei PET nicht): bewirken thermoplastischen Zustand unterhalb Tz

  -> Umso mehr Ethergruppen, umso niedriger ist Glas- und Schmelztemp.

• Eigenschaften:

  -> Hohe thermische Stabilität

  ->Schmelzbar aber schwer entflammbar

  -> Sehr gut Flammbeständigkeit

  -> Keine Wasseraufnahme

  -> Schlechte UV

   ->PEEK: Sehr gute Beständigkeit gegen S und L -> chemisch resistente Faser

• Herstellung:

  -> Aufgrund des Schmelzverhaltens -> Schmelzspinnen, dann vorstrecken und fixieren

  = Herstellung analog zu Polyamid oder Polyester

Sie besitzen ein Sauerstoffatom, das zwei einfach gebundene organische Reste R1 und R2trägt. Dieses Strukturmerkmal, das heißt ihre funktionelle Gruppe, kann in der Formelschreibweise als R1-O-R2 formuliert werden und wird als Ethergruppe bezeichnet.

-> Polyamidimid PAI

• Gehört zu den Polyamiden (AMID und IMID Gruppe)

• Eigenschaften ähnlich zu m-Aramiden

• Als Mischgewebe

• hohe Chemikalienbeständigkeit

• Kein Schmelzpunkt -> Lösemittelspinnen

• Selbstverlöschend ohne nachglimmen -> Verkohlen bei intensiver Hitzeeinwirkung

• Wenig Rauchentwicklung ohne giftige Gase

• Eigenfarbe: Goldbraun

• Hohe Dehnung

• Hohe Temperaturbeständigkeit 400 Grad

• Geringe UV-Beständigkeit

• Die Dauertemperaturbeständigkeit liegt bei über 220 °C -> Hitzebeständigkeit bis 250 Grad

- Struktur ähnlich zu BW, enthält Wasserstoffbrückenbindungen

- Einzige hydrophile Synthesefaser

- Aus wässriger Lösung im Nass- oder Trockenspinnverfahren

- Polymeranaloge Reaktion, da Monomer nicht stabil ist -> keine direkte Polymerisation!!

- PVAL werden durch Umesterung oder durch alkalische Verseifung von Polyvinylacetat gewonnen

-> Hoher Verseifungsrad = wasserunlöslich. Warum? Weil die Moleküle weniger verzweigt sind

Eigenschaften:

o   Zur Naturfaser analog

o   daher gute Wasserlöslichkeit -> ist einstellbar! Großer Vorteil

o   Gute Festigkeiten durch H-Brücken

o   Gut Färbbar

o   LOI ähnlich zwischen 21-23

o   gute Anbindung an Cellulose und Glasfasern

o   Wasserlöslichkeit ist steuerbar (über die Acetatbildung)

Anwendungen:

-> Medizinische Nähfäden, da wasserlöslich: lösen sich auf

-> Schlichtemittel in der Textilindustrie

o   Modifizierung durch Acetalbildung -> Überführung in eine wasserunlösliche Form

o   OH Gruppen werden eliminiert

o   = Hydrophobierung

o   Durch Acetalbildung einstellbare Wasserlöslichkeit

• Glas: sehr UV-Beständig

  -> Keine Aromatische Ringstruktur, nimmt keine Energie auf

• Aramid: gering UV Beständig

  -> Polyamidketten mit Einbau aromatischer Strukturen

  -> Aromaten können Licht sehr gut aufnehmen

• Polyvinylalkohol PVAL:  

• Amid:

Dichte von Wasser

= 1 g/cm3

-> PE hat eine geringere Dichte als Wasser

Dichte von PE

= 0,97 g/cm3

Keramik:       

• Mehr als 30% kristallin

• Aus Einkristall

• Gemisch aus organischen Material (Tonmineralien...) und Metalloxiden oder Nichtoxiden

• Temperaturbeständig bis 1200 Grad

• Unbrennbar

• Sehr fest

Glas:

• Nicht kristallin

• Aus Siliziumoxid SiO2

• Schmelzspinnen oder Sol-Gel Prozess

• Modifizierung durch „Couple Agents“ / Anker zum Harz

• Temp. beständig bis 750 Grad

• Hochtemperaturanwendungen

  -> Bis 1000 oder 750? Grad (durch Schlichte meist geringer, denn Schlichte verbrennt bei hohen Temperaturen)

• Nicht brennbar

• Verzweigungen erhöhen die Gitterkonstante und wirken deshalb erniedrigend auf die Dichte der Kristallite -> langkettige Moleküle werden durch Van der Waals Kräfte zusammengehalten

• beim Erwärmen lockern sich diese Sekundärbindungen, sodass die Polymere auseinandergleiten können

 HPPE (Hochleistungs-Polyethylen)

-> sehr geringe Dichte (kleiner 1) und hohe Zugfestigkeiten

-> Hergestellt aus Polyethylen mit einem hohen Mw.

-> Dichte kleiner 1 -> schwimmt auf Wasser

-> Je niedriger Dichte, desto leichter verformbar

Schwache Wechselwirkungen:

o   Flexibel für Ketten

o   nur V.d.W. aber dafür hohes Mw. > 1.Mio -> Ketten werden viel länger, zwar weniger Anziehungspunkte, aber auf Länge betrachtet stärker! (Unterschied zu P-Aramid)

o   P-Aramid: steife Ketten, H-Brücken -> geeignet für hochfeste Fasern!

Anwendungen PE:

-        Seil und Kabel

-        Fischernetz da hohe Salzwasserstabilität,

-        Schutzhandschuhe da chem. Best. und schnittsicher

-        Schutzhelme

Modifikationen von PE:

-> Steuerung über Prozessdruck und Katalysatortyp

LDPE:

- Höhere Drücke im Prozess -> Ausbildung von Seitenketten

- Geringe Dichte

- Tüten

HDPE:

- hohe Dichte, daher schwach verzweigte Polymerketten

- Im Niederdruckverfahren kommt es kaum zu Kettenübertragungsreaktionen

- durch Metall-Komplex-Katalyse; lineare Moleküle;

- hohe Dichte, damit Kräfte zusammenwirken können

UHMW (Ultra High Molecular Weight PE)

HMWPE (High Molecular Weight PE)

Zudem mögliche Materialien für ein Seil:

- Kohlenstoffnanoröhrchen (innen hohl) -> soll 5mal reißfester als Aramid sein

- Nanotubes

- Graphen

- UHMW (schwimmt auf Wasser) -> Ultrahochmolekulares PE gehören zu den stärksten bekannten künstlichen Fasern (auf das Gewicht bezogen).

- HMWPE = Hochmolekulares Polyethylen

- Anderer molekularer Aufbau

- Die Polymerketten sind länger als von allen anderen PE-Typen.

- Ketten nur durch V. d. W, dafür flexibler und länger

Herstellung:

- Gelgesponnen, da im Gel weniger Kettenverschlaufungen

- Katalytische Polymerisation von Ethylen

- Hergestellt aus PE aber mit hohem Mw -> Mind. über 1 Mio Mw

- durch physikalische Kräfte Ketten in Länge ziehen für Orientierung 

Eigenschaften:

- Zugfest und leicht

- resistent gegen S/L da keine spaltbaren Gruppen (Aromaten, Amide etc.) -> Analog zu PAN -> Aramid ist spaltbar

- Sehr gute UV-Stabilität (besser als PES; PA; Aramid)

- Sehr brennbar

- nicht färbbar

- Temperaturabhängig (Anwendung bis 80 Grad), danach leichter Abfall

-> Carbon aufgrund aromatischer Ringstruktur

= nicht-oxidische Keramik

• Verbindung aus Silizium & Kohlenstoff

-> 1. Abscheidung aus der Gas-Phase auf Wolframfasern

Wolframdraht in der Mitte, außenrum wird SiC abgeschieden

CH3SiCl3 ————-> SiC + 3 HCl

-> 2. Umsetzung von Polycarbosilane-Fasern (PCS)

Vorraussetzung: PCS muss spinnbar sein (melt-spinning)

Daraus werden Fasern gezogen, die später in Siliciumoxy-carbidfasern pyrolysiert werden -> hierbei entweder unter Argon oder Wasserstoff erhitzt

Es entstehen 3 verschiedene Typen: amorphous SiC, low-oxygen content SiC & stoichometric SiC

• Eigenschaften:

  hohe Zugfestigkeit

  hohe Temperaturstabilität

• Anwendungen:

  Verstärkungsmaterialien für Keramik- / Kunststoff-Komposit

  Raumfahrt, Luftfahrt

  Gasbrenner

• Wichtig:

  < 1400 Grad: keine Klumpen, wenig Kristallinität

  > 1400 Grad: Kristallinität wächst, Faser wird dichter & kann brechen

= preoxidierte PAN-Fasern (thermischer Abbau von PAN-Fasern, Zwischenprodukt)

-> teilpyrolisiertes PAN

-> Markenname: Panox, SGL Carbon

• Durch Oxidation von Polyacrylnitril (PAN) entsteht die thermisch stabilisierte Preox-Faser.

• Nichtschmelzend!

• LOI 45-50

• chem. Beständigkeit gegen Salzsäure, Ammoniak, diverse organ. Lösungsmittel

Anwendungen: Asbest-Ersatz, Brandschutztextilien, Mischung mit Aramidfasern als Fire-Blocker für Flugzeug-, Bahn- & Autositze

Biopolymere:

-> Definition 1: auf Basis nachwachsender Rohstoffe

-> Definition 2: Biologisch abbaubar/ kompostierbar

Biologische abbaubar:

= Die biologische Abbaubarkeit hängt nicht vom Ursprung des Polymers ab, sondern wird ausschließlich von seiner chem. Struktur bestimmt

Kurzlebige Produkte: Einwegprodukte, Packmittel, Geotextilien, Landwirtschaftliche Produkte

Medizinische Produkte: Nahtmaterialien, Implantate

-> aus biologisch abbaubaren Fasern, wie PLA (=Polylactid)

• Herstellung:

  • Durch Fermentation von Milchsäure

  • Ether entsteht

  • Ringöffnungspolymerisation (von 2 Milchsäurenmolekülen)

  • Wegen Thermoplastische Eigenschaften durch Schmelzspinnverfahren versponnen

• Eigenschaften:

  • biolog. Zersetzung durch Hydrolyse nicht durch Mikroorganismen

  • kompostierbar

  • mechan. Eigenschaften wie Polyester (hydrophob, geringe Flammbarkeit, hohe UV-Beständigkeit)

     

• weitere Anwendungen:

  -> Einwegmaterialien in Kontakt mit Lebensmitteln, Kleidung mit erhöhter Wasseraufnahme, medizinische Fäden

—-> Polyvinylalkohol (PVAL) kann auch für die Herstellung medizinischer Fäden genutzt werden

• Verschiedene Polyester-Typen: PET, PBT, PEN

• Herstellung:

  • durch Polykondensation

  • Schmelzspinnen

  • Struktur: flüssigkristalline Anordnung in der Polymerschmelze führt zu einer hohen Orientierung in der gesponnenen Faser

    -> werden Kettensteif

• UV-Stabilität:

  • PES mit eingebetteten UV-Stabilisator

  • Dafür keine gute Festigkeit

  • Dunkle Farbe: UV-Stab. Geht ins sichtbare Licht mit rein

  • Helle Farbe: UV-Licht kann in Teil der Faser scheinen, Lücke

PET:

o   sehr gute Zugfestigkeit (70-90 cn/tex)

o   wenig dehnbar (10-27%)

o   Schlechteste UV Beständigkeit

o   Dauereinsatztemperatur 180 Grad

o   Für Flaschen

PBT:

o   höhere Kettenbeweglichkeit, da Baustein 1 doppelt so lang ist

o   höchste Dehnung aller Typen (48%)

o   schlechteste Zugfestigkeit aller Typen (33 cn/tex)

o   niedrigste Dauereinsatztemperatur von 110 Grad

PEN:

o   Sehr gute Zugfestigkeit (80 cN/tex)

o   Am wenigsten Dehnbar (6%)

o   Beste Flammbeständigkeit

o   Dauertemp. 160 Grad

o   gesteigerte Chemikalien-, UV- und Hydrolysebeständigkeit als PET

Herstellung:

-> aus Polyacrylnitril (PAN)

o   Thermische Zyklisierung -> Zwischenprodukt Preox-Faser

o   Durch partielle Oxidation -> Erhöhung des Schmelzpunktes

o   Umwandlung der Kohlenstofffaser unter Inertgas durch Erhitzen auf 1500 °C -> eine teilcarbonisierte Faser mit 70 % Kohlenstoff-Anteil

o   Entfernen des Sauerstoffs durch Wasserspaltung

o   Graphitisierung durch hohe Temp.

-> C-Atome im Graphitgitter liegen in hoch kondensierter Sechsringstruktur vor

-> hohe Festigkeit, hoher E-Modul, hohe Temperaturbeständigkeit

Eigenschaften:

- elektrisch leitend

- hitzebeständig

Anwendungen:

- Luftfahrt

- statische Verstärkung im Bau

- Einsatz in FVK

• Schmelztemp. höher als Zersetzungstemp.

  eigentlich immer anderes herum

• Schmelzspinnen geht nicht, da sich Lösungsmittel zersetzen würde

• Schmelzspinnen nur möglich, wenn man Schmelzpunkt durch Lösungsmittel-Zugabe absenkt

  -> günstiger

Vorteile:

• PAN hat keine spaltbare Gruppe, die durch S/L angreifbar ist C-C-C-C-C (wie PE)

• Gute Säure- und Laugen- und Lösungsmittel-Beständigkeit

• PAN hat keine Estergruppen ->Stabiler

• UV-beständig

Nachteile PAN Homo:

• Brennt schnell

• In Zersetzungsgas von PAN ist Blausäure -> giftig

Homopolymer / Copolymer:

• Homopolymeres PAN (nur 1 Baustein) 100% Acrylanteil

• PAN allgemein: 2 Bausteine oder mehr, mind. 85% Acrylanteil

• Modalacrylfaser: 50-85% Acrylanteil

• Copolymerisat um Färbeeigenschaften zu verbessern, z.B. PVC

  -> Baustein wird mit eingebaut

  z.B. Chlor für Flammschutz

  Vorteil: wenn nicht 100% PAN können Eigenschafen verändert werden, Faser wird weicher, besser zu verarbeiten

  Bessere Färbeeigenschaften (zB Faser -, Farbstoff +)

  -> gute Verankerung

  Nachteil: Festigkeit nimmt mit Bausteinen ab

  -> schlechtere Wechselwirkungen, Baustein als Störfaktor

• Unsinn; da LOI über 100 nicht möglich ist; 100 meint = Unbrennbar

• LOI 21 ist der von Luft; alles was darüber ist, braucht mehr Sauerstoff als in der Luft enthalten zur Verbrennung

  -> ist selbstverlöschend

-> Beides chlorhaltige Synthesefasern

-> hoher Chloranteil in der Faser deutet auf:

schwer entflammbar

sehr gute Chemikalien- und Lichtresistenz

PVC:

• Herstellung:

  -> Kein Schmelzspinnen, da Verarbeitungs- und Schmelztemperaturen ähnlich sind

  -> Nassspinnen oder Trockenspinnen

  -> Herstellung: durch radikalische Polymerisation

• Niedrige Kristallinität wegen unregelmäßiger Struktur

  Meistens ataktisch, da nicht Kristallin (nur 10%)

• Taktizität: radikalische Polymerisation bei niedriger Reaktionstemp. führt zu überwiegend syndiotaktischem PVC

• Starke Polarität der C-Cl Bindung

  -> hohe Festigkeit trotz niedriger Kristallinität

  -> Hohe Dichte wegen Chlor

  -> Schwerentflammbar, aber Salzsäure als Brandgas bei Zersetzung

  -> Gute Schallabsorption wegen hoher Dichte (Chlor) und niedriger Kristallinität

  -> Vorhänge, Wärmeisolierung

  -> PVC mit Zugabe von äußeren oder inneren Weichmachern möglich

PVDC = chemisch resistente Faser

• Herstellung:

  durch Schmelzspinnen, mit Abschrecken in kaltem Wasser, um Kristallalisation zu begrenzen

• Kristall = Ordnung

  -> PVDC ist kristalliner als PVC

  -> keine Taktizität, weil beide H- gleich angeordnet sind -> es gibt kein Syndio-PVDC

  -> wird bei höheren Temperaturen weich

  -> PVC ~ 10 % Kristallisationsgrad: sehr gering, ist ataktisch (Unregelmäßig)

• Bessere Hitzebeständigkeit als PVC

• Höhere Dichte als PVC, da es 2 Chlor-Atome besitzt

• Herstellung: durch radikalische Polymerisation

• Schmelzspinnen nicht möglich, da Verarbeitungs- und Schmelztemperaturen ähnlich sind

• Nassspinnen oder Trockenspinnen

• Lösemittelgemisch: Aceton und Schwefelkohlenstoff

• Auflösen des PVC in choloriertem Lösungsmittel und Einleitung von Chlor

  -> Umsetzung von –CH2 in –CHCL

• Chlorgehalt 60-65%, in normalen PVC ca 50%

• Höhere Festigkeit

• Besser Löslich

• Höherer LOI, besser Hitzebeständig

ataktisch

= zufällige räumliche Anordnung der Reste eines Polymers (keine Ordnung bei viel Energie -> hohe Temp.)

syndiotaktisch

= wenn die Reste abwechselnd (alternierend) nach vorne oder hinten zeigen (-> niedrigere Temp.)

a.     Kristalliner und bessere Festigkeiten

b.     Erweichungsbereich fast doppelt so hoch

c.     Höherer Schmelzpunkt

- Dichte, Feuchtigkeitsaufnahme, Dehnung sind bei beiden ähnlich, da nicht durch die Struktur beeinflusst

-> PVC ist in der Regel ataktisch

Taktiztät: radikalische Polymerisation bei niedriger Reaktionstemperatur

• PVF

• PVDF

• PTFE (Teflon) -> LOI 98

Herstellung:

• Herstellung durch radikalische Polymerisation

• Polymerisation: gilt nur für die fluorhaltigen (PE besitzt kein Fluor)

• Beeinflussung der Eigenschaften der Fasern, wenn Fluor dazukommt

Je hoher…

… die Dichte

… die Anzahl der F-Atome

… die Gebrauchstemp. (steigt mit steigendem Flour-Gehalt)

desto besser…

… die Oxidationsbeständigkeit

… die UV, Witterungsbeständigkeit

… die Chemikalienbeständigkeit

desto geringer…

… die Festigkeit

… der Preis

Wie kann die Dichte erhöht werden?

-> Leichten durch schweren Baustein ersetzen

-> H durch F ersetzen

-> Über Packungsdichte (höhere Dichte, wenn Ketten dichter gepackt sind)

• F = 1

• hervorragender Wetterbeständigkeit,

• Beständigkeit gegen viele Chemikalien sowie Weichmacher

• brennt sehr langsam

• UV durchlässig

• Fester als PTFE

• F = 2

• Hohe Chemikalien Beständigkeit

• LOI: 44

• Weniger Kristallin, je länger Molekülkette -> daher: amorpher mit zunehmenden Molekulargewicht

• 10-15% Kopf/Kopf-Verknüpfung (Seite 14)

• Je höher Anteil Kopf/Schwanz desto höher Kristallinität

• Kristallinität ist einstellbar!!!

-> Im Vergleich zum PTFE verfügt PVDF über eine deutlich bessere Steifigkeit und Druckfestigkeit, aber auch über eine erheblich geringere Dauergebrauchs-temperatur von nur 150°C

• hervorragenden Zugfestigkeit eingesetzt

• sehr gute chemische Beständigkeit

• sehr gute Wetterbeständigkeit

• PVDF, PVF haben niedrigere Schmelzpunkte -> d.h. Leichter zu verspinnen

• Bessere Festigkeiten als PTFE

• F = 4

• In keinem bekannten LöMi löslich und kann auch nicht unzersetzt erweicht oder geschmolzen werden

  -> keine der üblichen Faserherstellverfahren möglich

• Spezielle Spinnverfahren: Pastenextrusion

• Zersetzungstemp. ~ 600 °C

• haben den höchsten Schmelzpunkt

• LOI 98, brennen nicht

• Die Fluoratome sind größer und schwerer als Wasserstoffatome

  -> die chemische Bindung zum Kohlenstoff ist so groß, dass sie keine neuen Verbindungen eingehen

• Sehr gute Chemikalienbeständigkeit

o   schwefelhaltig

o   Neben PTFE höchsten Beständigkeiten aller Polymere

o   Aromaten: besonders widerstandsfähig

o   gute mechanische Eigenschaften auch bei Temperaturen weit über 200 °C

o   Hitzebeständig:

o   Schmelzpunkt 280 Grad

o   Entzündungstemp 500 Grad

o   Hervorragende Chemikalienbest gegenüber nahezu allen LöMI, vielen S und L -> chemisch resistente Faser

o   Geringe UV-Beständigkeit

o Bis 200 °C gegen alle org. LöMi stabil

o stabil gegen Basen und Lösungen anorganischer Salze, aber nicht gegen Säuren mit oxidativem Eigenschaften 

Herstellung:

o   Durch Polykondensation

o   Amorphes Polymer, Schmelzspinnen bei 285 Grad -> dann verstrecken bei 130 Grad

o   Hohes Molekulargewicht (hochmolekulares Polymer)

Anwendung:

o   Mischung mit anderen Fasern wegen Preis

o   Trockensiebe für Papiermaschinenbespannung

o   Nähfäden für chemikalisch anspruchsvolle Anwendungen

Äußerer Weichmacher:

o   wird nicht kovalent in das Polymer hinzugegeben (nur über Dipol-Wechselwirkungen verknüpft)

o   Als Zusatz zur Spinnmasse gegeben

o   Hohe Flexibilität

o   nicht stabil, Geruch, begrenzt haltbar, DNA-Verändernd

Innerer Weichmacher:

o   durch Copolymerisation hinzuführen

o   Weichmacher wird Teil des Copolymers

o   fest eingebunden

o   Kunststoff bleibt dauerhaft weich, kein Ausdiffundieren des Weichmachers, stabiler und gesünder, dafür weniger flexibel

o   Nachteil: Spezialpolymere müssen gekauft werden

Typen:

m-Aramid & p-Aramid

Was sind Aramide?

• Polyamidketten mit Einbau aromatischer Strukturen

• Mind. 85% der Gruppen unmittelbar an 2 aromatische Ringe gebunden -> Festigkeit

• Flüssigkristalline Lösungen -> bei allen kettensteifen Polymeren, siehe PBO

• Herstellung aus PolykondensationPhenylendiamin & Phthaloychlorid

Eigenschaften:

m-Aramide:

-> schwer entflammbar

-> Dauereinsatz bei 220°C

-> gute Wasseraufnahme

-> gute Chemikalienresistenz

p-Aramid:

-> hohe Festigkeit und E-Modul

-> kein Schmelzpunkt

-> Fasern entwickeln zwischen den Lagen van der Waals Kräfte

Beide:

-> geringe UV-Stabilität

-> gelbe Farbe

-> Reißlänge 5x höher als Stahl

Anwendungen:

m-Aramide:

-> PSA Hitzeschutz, PSA Chemikalienschutz

p-Aramide:

-> Brandschutz, FVK

Kermel = Faser aus Polyamidimid (ähnliche Eigenschaften)

-> Aus der Familie der meta-Aramide

- nicht entflammbar, kein Schmelzpunkt

- Selbstverlöschend ohne Nachglimmen

- Geringe Rauchentwicklung, keine giftigen Gase (es schmilzt nicht, sondern verkohlt)

- widersteht hohen Temperaturen

- spinndüsengefärbt, da nicht färbbar

- sehr gute mechanische Eigenschaften

- Eigenfarbe: goldbraun

Anwendungen:

-> Schutzkleidung (Hitze & Chemikalien)

-> Nadelfilz für Heißgasfiltration

-> Polster, Dekostoffe für Flugzeuge & öffentliche Gebäude

p-Aramid:

- Verknüpfung über H-Brücken

- Einzelne Lagen nicht miteinander stark verknüpft (nur V.d.W) daher Festigkeit nur in eine Richtung ->nur innerhalb einer Lage H-Brücken

PiPD M5:

- Verknüpfung über H-Brücken auch zw. den Lagen -> fest in alle 3 Richtungen ->Scherfestigkeit

- Zweidimensionales Netzwerk durch H-Brücken

-  Kettensteif

-> Anorganische Faser

Keramik:

-        Einsatztemp. Bis 1200 Grad

-        Unbrennbar durch Oxidationsstabilität

• Hochtemperaturanwendungen

• Optische Fasern, Lichtleitkabel

• Nicht brennbar

• Bindung der Glasfaserfilamente untereinander wird durch die Schlichte erreicht

Nachteile:

o   Gesundheit, wenn kristallin (Staub)

o   Starker Abrieb, deshalb schlichte darum

o   Problem: Schlichte verbrennt bei hohen Temperaturen

-> Eigenschaften & Festigkeit der Glasfaser können verschwinden

PAN

-> es hat keine Aromaten

-> nimmt keine Energie auf

-> hohe UV-Stabilität

LOI 95: PTFE (Teflon)

LOI 17: Polypropylen

LOI unter 20: UHMW-PE

LOI 23: Polyvinylalkohol

-> Aromatische Struktur

-> Unterbrechung der Ringstruktur (Trennung der Aromaten)

-> weniger UV-Licht kann aufgenommen werden (kleinere Wellenlänge)

-> das Licht, was aufgenommen wird, kann Faser kaputt machen

-> Andere Position des Zweitsubstituenten

-> Aber wird keine anderen Eigenschaften als m-Aramid haben?

• Beides aromatische Struktur

• PEK: Hat viele Ethergruppen (hier sind diese Stabil): bewirken thermoplastischen Zustand unterhalb Tz

• Polyimid: Unregelmäßiger Querschnitt

  -> Höhere Anfälligkeit gegen Chemikalien

• Bausteine von PA werden komplett gespalten

• PPS:

• Aramid: aromatisch

• Nylon: lineare Polyamide (PA) mit regelmäßig wiederholenden Amidbinungen (keine Ringstruktur)

• Sehr gute Festigkeiten

• Aramid:

• PTFE: schwacher Angriff oder keiner

• PPS: starker Angriff

Polyamid generell:

• lineare Polymere mit sich regelmäßig wiederholenden Amidbindungen entlang der Hauptkette

• hohe Festigkeit, Steifigkeit & Zähigkeit

• gute Chemikalienbeständigkeit

• PA 6.6 = original Nylon

PA 6.10

• Teilweise biobasiert (PA 6= Erdölbasis 34%, PA10 = Carbon (Pflanzlich) 64%)

• Teilweise auf nachwachsendem Rohstoff

Feuchtigkeitsaufnahme:

• PA 6.10: 3% (mehr CH2)

• PA 6.6: 8%

• Abhängig wie viel CH2 drin ist, je mehr, desto hydrophober

• AMID = hydrophil, KETTE = hydrophob

Dichte:

• Je mehr von Baustein 2 (Kette), desto geringer ist Dichte

• PA 6.10: 1,07

• PA 6.6: 1,14

• AMID = Packdichte hoch, KETTE = Packdichte gering

• Erklärung wann Dichte kleiner 1?

  -> Wenn Baustein 2 100% ausmacht

Stabilitäten verschiedener Polyamide:

Säuren, Basen, Lösungsmittel

Säure / Laugen

-> spalten Baustein 1 + 2

-> starker Effekt

Lösungsmittel (Lösung eines Salzes)

-> spalten Baustein 1 + 2 -> schwacher Effekt

Organisches Lösungsmittel

-> Löst komplett ohne Zerstörung des Polymers

Säure: Sulfidsäure & Salpetersäure

-> verstört alle Polyamide komplett

Alkohol: zerstört nur manche Polyamide

-> je ähnlicher LöMi zur Faser, desto besser Auflösung (je hydrophober die Faser, desto besser Löslichkeit)

• PA 6.6 hat ausgebildete H-Brücken zwischen Amid-Gruppen

• PA 56 hat weniger verbundene H-Brücken

  -> Bessere Färbbarkeit da mehr amorphe Bereich wo FS rein kann

  -> Nicht verbundene H-Brücken sind Bindungspunkte für Wasser und FS (beides Hydrophil)

• Lyocell: Sind regenerierte Cellulosefasern (aus Holzzellstoff gewonnen)

 Seacell-Lyocell:

• Cellulose mit Algenpartikel

• Metallionen können während der Faserherstellung zugegeben werden oder nach der Herstellung

• Haben außerdem die Fähigkeit, Metallionen (bakterizid wirkende Silberionen) zu binden, die dann aus der Bekleidung ebenfalls an die Hautoberfläche gelangen

  -> kont. animikrobielle Wirkung

PEN = Polyethylene Naphtalat

• gute Flammstabilität

• gute UV Beständigkeit

• Aramid geringe UV Stabilität

• Polyamidimid geringe UV Stabilität

• Glasfaser

= Basaltfasern (aus Basaltgestein)

-> dunkle Farbe

PLA hat ähnliche mechanische Eigenschaften wie Polyester

• Grundstoffherstellung durch Mikroorganismen

• Thermoplast

• Kompostierbar im Vergleich zu PES

Fluor:

-> PTFE (Polytetrafluorethylen)

• Öl- & wasserabweisend

• Sehr gute Säure & Alkali Beständigkeit

Chlor:

-> PVC (Polyvinylchlorid)

• günstig

• Zersetzt sich bevor es schmilzt

• Je mehr Chlor, desto flammfester

Stickstoff:

-> PAN (Polyacrylnitril)

• gute Beständigkeit gegen Säuren, Laugen und Lösungsmittel

• UV Beständigkeit

Schwefel:

-> PPS (Polyparaphenylsulfid)

• Selbst-verlöschend

• Hervorragende Chemikalienbeständigkeit

• Lösemittel und Wasserdampf beständig

Aramid-Fasern (= aromatische Polyamide):