Polyketon
Polyketone (PK) sind thermoplastische Hochleistungspolymeren mit hoher Schlagzähigkeit, geringem Verschleiß, guter Lösungsmittelbeständigkeit und geringer Wasseraufnahme. Die gute Umweltverträglichkeit komplettiert die positiven Eigenschaften des vielseitigen Werkstoffes.
Kurzzeichen
PK
Summenformel
-
CAS-Nr.
25054-06-2
Allgemeine Beschreibung
Polyketon ist sehr gut lösungsmittelbeständig, zeichnet sich durch hervorragende Barriere-Eigenschaften aus und hat ein exzellentes mechanisches Verhalten mit überzeugender Tribologie. Die Kriechneigung des semikristallinen Werkstoffes ist sehr gering, Polyketon ist elastisch und lässt sich reversibel verformen.
Die mechanischen Eigenschaften eines aus PK gefertigten Bauteils bleiben auch bei wechselnden Temperaturen konstant. Aliphatische Polyketone sind im Vergleich zu anderen technischen Kunststoffen relativ einfach zu synthetisieren und mit niedrigem Ressourceneinsatz zu gewinnen.
Die Feuchtigkeitsaufnahme liegt unter 0,5 %. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften kaum beeinflusst. Die Chemikalienbeständigkeit von PK ist herausragend. Polyketon hält schwachen Säuren problemlos stand, erst sehr starke Säuren oder Laugen greifen die Kettenstruktur an.
Definition
Die polaren Ketongruppen in der Polymerhauptkette des thermoplastischen Hochleistungspolymers bestimmen maßgeblich die Eigenschaften und sind für die Namensgebung von Polyketon (PK) verantwortlich. Die starke Anziehung der polaren Ketongruppen hat einen hohen Schmelzpunkt des Materials von 220 °C für das aus Kohlenmonoxid, Ethylen und Propylen gebildete Terpolymer und bis 255 °C zur Folge.
Molekulare Symmetrie und flexible Ketten bewirken eine gute Kristallisation, was die vielen positiven Eigenschaften wie geringen Verschleiß, hohe Elastizität, hohe Schlagzähigkeit, hohe Zugfestigkeit, gute Barriere-Eigenschaften und kurze Zykluszeiten zur Folge hat.
Herstellung
Im Vergleich zu vielen anderen technischen Kunststoffen sind aliphatische Polyketone verhältnismäßig leicht zu synthetisieren. Beispielsweise wird das Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymer mit einem Palladium(II)-Katalysator hergestellt. Dieses Polymer wird industriell entweder als Methanolaufschlämmung oder über eine Gasphasenreaktion mit immobilisierten Katalysatoren synthetisiert.
Eigenschaften
Die vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten des semikristallinen Werkstoffs resultieren aus den hervorragenden Eigenschaften von PK:
Hohe Belastbarkeit
Geringe Feuchteaufnahme
Ausgezeichnete Tribologie
Gute Chemiekalienbeständigkeit
Gute Hydrolysebeständigkeit
Kurze Zykluszeiten
Chemische Beständigkeit
Polyketon hat eine hervorragende Medienbeständigkeit und hält schwachen Säuren problemlos stand, die im Vergleich dazu viele Polyamid-Typen angreifen oder sogar zerstören. Es sind sehr starke Säuren oder Laugen erforderlich, um die Kettenstruktur anzugreifen. So sind beispielsweise nach einer Einlagerung in 30 % Schwefelsäure oder Batteriesäure bzw. 10 % Salzsäure selbst nach 30 Tagen nur leichte Verfärbungen der Oberfläche zu beobachten, während die Reißdehnung unverändert erhalten bleibt.
Auch die Hydrolysebeständigkeit von Polyketon ist hervorragend, was dem Werkstoff eine gute Eignung für Anwendungen wie beispielsweise Wasserkästen bescheinigt - eine Anwendung, die in der Vergangenheit meist mit Polyamid realisiert wurde.
PK besitzt eine hohe Barriere-Wirkung gegen die meisten niedermolekularen Medien wie etwa Sauerstoff oder Kraftstoffe. Zudem ist die Wasseraufnahme des Werkstoffes mit weniger als 0,5 % sehr gering.
Verarbeitungstechniken
Polyketon wird vor allem im Spritzguss verarbeitet und kristallisiert relativ schnell. Daher ist es möglich, die Zykluszeit zu reduzieren und die Produktivität in der Fertigung entsprechend zu erhöhen. PK-Compounds werden unverstärkt, glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärkt sowie tribologisch modifiziert hergestellt.
Mittels Extrusionsverfahren ist es möglich, hochpräzise Profile herzustellen. Die gängige Verbindungstechnik für PK ist Schweißen, beispielsweise in Form von Laserschweißen oder Infrarot-Schweißen.