Auf Polyimid basierende Werkstoffe gehören zur Gruppe der Hochleistungspolymere und zeichnen sich durch ihre hohe Temperaturstabilität sowie ihre mechanische und chemische Stabilität aus.
Reaktionsprinzipien für die Polyimidbildung – a: aus Dianhydrid und Diisocyanat, b: aus Dianhydrid und Diamin
ifw Jena
Die Eigenschaften der Polyimide können durch die Wahl der Ausgangsstoffe, durch Additive und ihren Polymerisationsgrad beeinflusst werden. Aufgrund ihrer chemischen Charakteristika sind sie vielfältig modifizierbar und so für zahlreiche Anwendungen und Einsatzbereiche bis 400 °C nutzbar. Im Rahmen eines Verbundprojekts unter Beteiligung des Günter-Köhler-Instituts für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (ifw Jena) und des Unternehmens JenCaps Technology (Jena) wurde eine Reihe von modifizierten polyimidbasierten Materialien entwickelt, die je nach geplantem Einsatzbereich verschiedene Eigenschaften aufweisen. Ein besonderer Fokus lag dabei auf der Temperaturstabilität, die durch Einstellung anderer Eigenschaften, wie zum Beispiel der Viskosität, nicht beeinträchtigt werden darf. Darüber hinaus wurde untersucht, unter welchen Bedingungen die Anwendbarkeit der zu entwickelnden polyimidbasierten Materialien erleichtert wird. Zudem wurden Korrelationen betrachtet, um mehr über die gegenseitige Beeinflussung von verschiedenen Eigenschaften zu erfahren.
Herstellung der Polyimide
Für die Synthese der Polyimide wurden zunächst Diisocyanate mit Dianhydriden zur Reaktion gebracht. Die Untersuchungen der so hergestellten Produkte zeigten, dass sie eine Temperaturstabilität bis über 400 °C besitzen, bei der die Verarbeitung jedoch Probleme durch starkes Aufschäumen bereitet. Ein weiterer Ansatz, um zu den Produkten zu gelangen, basiert auf der Reaktion von Dianhydriden und Diaminen. Über diesen Syntheseweg konnte eine Reihe von interessanten Materialien mit variierenden Eigenschaften generiert werden.
Einsatz als Vergussmassen und Beschichtungen
Polyimide sind nicht nur als Klebstoffe, sondern auch als Vergussmasse oder Schutzbeschichtung einsetzbar und haben aufgrund ihrer Eigenschaften das Potenzial, Brandschutzanforderungen zu erfüllen und Kratzschutz oder elektrische Isolation zu bieten. Darüber hinaus wird in Marktumfragen ein großes Entwicklungspotenzial im Bereich des Korrosionsschutzes, unter anderem für die Stromerzeugung, gesehen und hohe Wachstumsraten für Beschichtungen, insbesondere mit Blick auf die Stromerzeugung aus alternativen Stromquellen, prognostiziert.
Ergebnisse
Im Rahmen der Untersuchungen wurden verschiedene neue polyimidbasierte Materialien synthetisiert. In Abhängigkeit von den eingesetzten Ausgangsstoffen wiesen diese signifikante Unterschiede in ihrer thermischen Beständigkeit auf. Die Temperaturstabilität der untersuchten Polyimide korreliert mit dem Alter der verwendeten Ausgangsstoffe.
Es konnten zwei Klebstoffe und zwei Beschichtungen entwickelt werden, zu denen auf der Grundlage der messtechnischen Untersuchungen Datenblätter erstellt wurden.
Kontakt und weitere Informationen: Alexandra Gans, ifw Jena