Polyetherimid (PEI) ist ein Hochleistungsthermoplast mit ausgezeichneten mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften. Er wird häufig in anspruchsvollen Anwendungen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Medizintechnik und Elektronik eingesetzt.

Struktur

Polyetherimid (PEI) ist ein amorpher Thermoplast mit einer Rückgratstruktur, die aus sich wiederholenden Ether- und Imid-Gruppen besteht. Die Ether (-O-)-Bindungen sorgen für Flexibilität und eine verbesserte Verarbeitbarkeit, während die Imid (-CO-N-CO-)-Gruppen zur hohen thermischen Stabilität, mechanischen Festigkeit und chemischen Beständigkeit des Polymers beitragen. Die Struktur enthält typischerweise aromatische Ringe, die die Steifigkeit und die thermische Leistung verbessern. Diese Kombination funktioneller Gruppen führt zu einem Polymer mit hervorragender Dimensionsstabilität, Flammbeständigkeit und elektrischen Isolationseigenschaften. Dank dieser einzigartigen molekularen Struktur behält PEI seine Festigkeit und Steifigkeit auch bei hohen Temperaturen bei und eignet sich daher ideal für anspruchsvolle technische Anwendungen.

Eigenschaften

Polyetherimid (PEI) ist ein Hochleistungsthermoplast mit außergewöhnlichen mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften. Er hat eine hohe Glasübergangstemperatur von etwa 217°C, wodurch er auch unter extremen Hitzebedingungen seine strukturelle Integrität beibehält. PEI weist eine hervorragende Zug- und Biegefestigkeit auf und bietet damit eine hohe Haltbarkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegen Verformung unter Last. Das Material ist von Natur aus flammhemmend und erzeugt nur geringe Rauchentwicklung, wodurch es sich ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Elektronik eignet.

Das Polymer besitzt zudem eine gute chemische Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Lösungsmitteln, Ölen und schwachen Säuren, ist jedoch empfindlich gegenüber starken Basen. Mit seinen exzellenten elektrischen Isolationseigenschaften wird PEI häufig in elektrischen und elektronischen Bauteilen verwendet. Darüber hinaus hat PEI eine geringe Wärmeausdehnung und eine hohe Dimensionsstabilität, was eine hohe Präzision bei hohen Temperaturen gewährleistet. Aufgrund seiner inhärenten Transparenz und der Möglichkeit, es einzufärben, ist es vielseitig für verschiedene industrielle Anwendungen einsetzbar.

Anwendungsbereiche von Polyetherimid (PEI):

• Luft- und Raumfahrt: Innenraumverkleidungen, Lüftungskanäle und elektrische Steckverbinder aufgrund der Flammbeständigkeit und des geringen Gewichts.
• Automobilbau: Motorkomponenten, Sensorgehäuse und Beleuchtungssysteme, die eine hohe Hitzebeständigkeit erfordern.
• Medizintechnik: Chirurgische Instrumente und medizinische Geräte, die eine wiederholte Sterilisation und hohe Haltbarkeit erfordern.
• Elektronik und Elektrotechnik: Isolierende Steckverbinder, Leiterplatten und Halbleiterverarbeitungskomponenten.
• 3D-Druck: Hochleistungsanwendungen mit PEI-basierten Filamenten wie ULTEM™ 9085 und ULTEM™ 1010.
• Industrie und Lebensmittelverarbeitung: Bauteile für Hochtemperatur- und chemikalienbeständige Anwendungen.

Vorteile von Polyetherimid (PEI):

• Hohe thermische Stabilität, beständig bis zu 217°C.
• Hervorragende mechanische Festigkeit und Steifigkeit, ideal für anspruchsvolle Anwendungen.
• Von Natur aus flammhemmend mit geringer Rauchentwicklung, ideal für sicherheitskritische Anwendungen.
• Gute chemische Beständigkeit gegenüber vielen Lösungsmitteln, Ölen und schwachen Säuren.
• Exzellente elektrische Isolationseigenschaften für elektronische Anwendungen.
• Gute Dimensionsstabilität mit geringer Kriechneigung für langfristige Präzision.
• Vielseitige Verarbeitungsmöglichkeiten, einschließlich Spritzguss, Extrusion und 3D-Druck.

Nachteile von Polyetherimid (PEI):

• Relativ hohe Kosten im Vergleich zu anderen technischen Kunststoffen.
• In bestimmten Formulierungen spröde, insbesondere bei Stoßbelastungen.
• Begrenzte Beständigkeit gegenüber starken Basen und einigen polaren Lösungsmitteln.
• Erfordert hohe Verarbeitungstemperaturen, was die Herstellungskosten erhöhen kann.
• Nimmt Feuchtigkeit auf, wodurch die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden können, wenn das Material nicht ordnungsgemäß getrocknet wird.

Polyetherketonketon (PEKK) ist ein Hochleistungsthermoplast, der zur Familie der Polyaryletherketone (PAEK) gehört. Er zeichnet sich durch außergewöhnliche mechanische, thermische und chemische Beständigkeit aus, wodurch er bevorzugt in anspruchsvollen Anwendungen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Medizintechnik und industrieller Fertigung eingesetzt wird.

Struktur

Polyetherketonketon (PEKK) ist ein halb-kristalliner Polymer, der aus sich wiederholenden aromatischen Ringen besteht, die durch Ether- (–O–) und Ketongruppen (–C=O–) miteinander verbunden sind. Die molekulare Struktur basiert auf der Polyaryletherketon (PAEK)-Chemie, wobei das Verhältnis und die Anordnung der Ether- und Ketongruppen die Kristallinität und thermischen Eigenschaften beeinflussen. PEKK besitzt eine einzigartige molekulare Struktur, die Variationen in der Positionierung der Ketongruppen ermöglicht und zu verschiedenen isomeren Formen führt, insbesondere der Terephthaloyl- (T) und Isophthaloyl- (I) Form. Diese Variationen beeinflussen die Verarbeitungsmerkmale und die mechanische Leistung. Die Ketongruppen erhöhen die thermische Stabilität, während die Etherbindungen für eine gewisse Flexibilität sorgen, was PEKK zu einem vielseitigen Material für Hochleistungsanwendungen macht.

Eigenschaften

Polyetherketonketon (PEKK) bietet eine Kombination aus hoher mechanischer Festigkeit, exzellenter thermischer Stabilität und außergewöhnlicher chemischer Beständigkeit, was es für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht. Es kann kontinuierliche Einsatztemperaturen von bis zu 260°C aushalten und besitzt eine inhärente Flammhemmung mit geringer Rauch- und Toxizitätsentwicklung. PEKK weist eine hervorragende Verschleiß- und Abriebfestigkeit auf, was seine Haltbarkeit in hochbelasteten Umgebungen gewährleistet. Seine chemische Beständigkeit ermöglicht den Einsatz in aggressiven Umgebungen mit Säuren, Lösungsmitteln und Kohlenwasserstoffen. Die Kristallinität des Polymers kann gezielt angepasst werden, was eine größere Flexibilität bei der Verarbeitung durch Spritzguss, Extrusion und 3D-Druck ermöglicht. Im Vergleich zu anderen Polyaryletherketonen kristallisiert PEKK langsamer, was eine bessere Haftung in Verbundwerkstoffen und eine leichtere Verarbeitbarkeit ermöglicht. Diese Eigenschaften machen es zu einer bevorzugten Wahl in Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Medizintechnik und industriellen Anwendungen, die hohe Leistung erfordern.

Vorteile von Polyetherketonketon (PEKK):

• Hohe thermische Stabilität, beständig bis zu 260°C
• Exzellente mechanische Festigkeit und Langlebigkeit
• Hervorragende chemische Beständigkeit gegenüber Säuren, Lösungsmitteln und Kohlenwasserstoffen
• Inhärente Flammhemmung mit geringer Rauch- und Toxizitätsentwicklung
• Außergewöhnliche Verschleiß- und Abriebfestigkeit für Anwendungen mit hoher Reibung
• Anpassbare Kristallinität für verbesserte Verarbeitbarkeit und Haftung in Verbundwerkstoffen
• Gute elektrische Isolationseigenschaften für elektronische Anwendungen
• Kompatibel mit verschiedenen Fertigungstechniken, einschließlich Spritzguss, Extrusion und 3D-Druck

Nachteile von Polyetherketonketon (PEKK):

• Höhere Kosten im Vergleich zu Standardthermoplasten
• Erfordert spezielle Verarbeitungstechniken aufgrund hoher Schmelztemperaturen
• Begrenzte Verfügbarkeit im Vergleich zu weiter verbreiteten technischen Kunststoffen
• Je nach Kristallinitätsgrad kann es in einigen Formulierungen spröde sein

Anwendungsbereiche von Polyetherketonketon (PEKK):

• Luft- und Raumfahrt & Verteidigung: Strukturbauteile, Flugzeuginnenräume, Motorkomponenten
• Automobilbau: Leichtbaualternativen zu Metallkomponenten zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz
• Medizintechnik: Biokompatible Implantate, Prothesen und chirurgische Instrumente
• Elektronik: Hochleistungs-Isoliermaterialien, Steckverbinder und Leiterplattenkomponenten
• Öl & Gas: Dichtungen, Schläuche und Lager für extreme Temperaturen und chemische Beständigkeit
• 3D-Druck: Einsatz in der additiven Fertigung für hochfeste, hitzebeständige Bauteile