Polyetherimid


Polyetherimid

Strukturformel
Strukturformel Polyetherimid PEI
Allgemeines
Name Polyetherimid
Andere Namen
  • PEI
  • Poly-(bisphenol A-co-4-Nitrophthalanhydrid-co-1,3-phenylendiamin)
  • Poly-(Bisphenol A anhydrid-co-1,3-diphenylendiamin)
  • Poly-[2,2'-bis-(4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-phenylpropan)-1,3-phenylen-bisimid]
  • Poly-(Bisphenol A dianhydrid-co-1,3-phenylendiamin)
CAS-Nummer 61128-46-9
Art des Polymers Thermoplast
Monomer
Monomer ?
Summenformel C37H24O6N2
Molare Masse 592 g·mol−1
Eigenschaften
Aggregatzustand fest
Dichte 1,27 g/cm3 [1]
Glastemperatur ca. 217 °C [1]
Härte 140 MPa (Kugeldruckhärte H358/30) [1]
Schlagzähigkeit 4 kJ/m2 (Charpy 23 °C) [1]
Elastizitätsmodul 3200 MPa (ungefüllt) [1]
Wasseraufnahme 1,25 % [1]
Löslichkeit

Löslich in Dichlormethan

Bruchdehnung 6 % [1]
Chemische Beständigkeit Alkohole, Benzin, Diesel, Schwefelsäure (37 %, 90 °C), Natronlauge (30 %, Raumtemperatur), Essigsäure (20 %, 90 °C) [1]
Wärmeformbeständigkeit 190 °C (HDT/Ae) [1]
Wärmeleitfähigkeit 0,24 W/(m K) [1]
Thermischer Ausdehnungskoeffizient 5 10−5 1/K [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Polyetherimid (PEI) ist ein zur Gruppe der hochtemperaturbeständigen Kunststoffe zählender Hochleistungsthermoplast. Diese Verbindung aus der Gruppe der Polyimide ist transparent und hat einen goldgelben Farbton. PEI wurde erstmals 1981 von General Electric Plastics (GE) auf den Markt gebracht, der Marktanteil an den Hightech-Kunststoffen betrug 1996 ca. 15 %.

Herstellung

Infrarotspektrum von PEI

PEI wird durch Polykondensation von Bisphthalsäureanhydrid und 1,3-Diaminobenzol [2] oder N-Phenyl-4-nitrophthalimid und dem Dinatriumsalz von Bisphenol A hergestellt [3]. Polyetherimid wird in reiner Form und mit verschiedenen Zuschlägen (Glasfasern, Kohlenstofffasern) und als Blend mit Polycarbonat oder Siloxan-Copolymer angeboten.

Eigenschaften

Polyetherimid ist inhärent flammwidrig bei geringer Rauchentwicklung. Es hat auch im unverstärkten Zustand schon eine sehr hohe Festigkeit, die durch Zusatz von Glasfasern oder Kohlefasern noch gesteigert werden kann. PEI besitzt eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit, ist hydrolysebeständig und sehr beständig gegenüber UV- und Gammastrahlen.

Verarbeitung

Polyetherimid wird überwiegend im Spritzgießverfahren verarbeitet. Die Verarbeitungstemperatur liegt je nach Typ zwischen 320 und 400 °C, die Werkzeugtemperatur zwischen 120 und 180 °C. Das Granulat muss vor der Verarbeitung auf einen Feuchtigkeitsgehalt von maximal 0,05 % getrocknet werden. Bauteile aus PEI können mittels Induktion, Vibration oder Ultraschall verschweißt oder mit Epoxy-, Polyurethan- oder Siliconkleber verklebt werden..

Verwendung

Polyetherimid (PEI) wird bevorzugt zu Kunststoffteilen für die Elektronik und in der Flugzeugindustrie verarbeitet. In der Luftfahrt kommt es vermehrt im Flugzeuginnenbereich zum Einsatz, da es im Brandfall eine geringe Rauchgasdichte entwickelt. Im strukturmechanischen Bereich des Flugzeugbaus wächst seine Bedeutung, da es in Faserverbundstrukturen eine höhere Schlagzähigkeit besitzt als duroplastische Matrixsysteme.

Auch Membranen aus Polyetherimid sind durch ihre herausragende mechanische Festigkeit, ihre hohe Thermobeständigkeit, ihr gutes Filmbildungsvermögen und ihre relativ kostengünstige Herstellung ein erfolgreich in der Industrie eingesetztes Produkt. Ebenso werden Hochtonlautsprecher-Membrane aus PEI gefertigt. Inzwischen ist bekannt, dass Membranen aus Polyetherimid außerdem ein großes biomedizinisches Potenzial besitzen. Die Oberflächeneigenschaften des Materials lassen sich gezielt von wasserfreundlich (hydrophil) bis wasserabweisend (hydrophob) modifizieren, so dass Membranen aus PEI verschiedene biomedizinische Anforderungen erfüllen und damit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten zugeführt werden können. Im GKSS-Forschungszentrum Geesthacht ist es gelungen, proteinabweisende und blutverträgliche PEI-Membranen herzustellen, die beispielsweise als Trägermembran für Hautsubstitute dienen oder als Alternativverfahren bei der Blutreinigung (Dialyse) zur Anwendung kommen könnten.

Eine weitere Anwendung ist die Herstellung von Plektren für Saiteninstrumente.

Handelsnamen

  • Ultem General Electric

Einzelnachweise

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 Ultem Profil Daten für Ultem 1000 (Standard PEI)
  2. P.O. Stahl, P. Muurinen "Polyetherimid (PEI)" in Kunststoffe 85 (1995) 10, S. 1611
  3. Hans Domininghaus "Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften", VDI-Verlag 4. Auflage, S. 650

Normen

  • DIN 65498 Luft- und Raumfahrt; Halbzeug und Formteile aus Polyetherimid (PEI); Technische Lieferbedingungen (1997)
  • ASTM D 5205-1996 Klassifikationssystem für Materialien aus Polyetherimid (PEI)
  • ASTM D 7293-2006 Standard Test Method for Extruded and Compression-Molded Shapes Made from Polyetherimide (PEI)