Hochleistungskunststoffe: Polyphthalamide (PPA) - Übersicht der verschiedenen Typen

Hochleistungskunststoffe:
Polyphthalamide (PPA)
Übersicht PPA Typen:
Welche gibt es?
Was bedeuten die einzelnen
Zusammensetzungen?
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6T/6.6
4T 9T
10T
6T/6I
6T/6I/6.6
6T/8T/X 6T/DT
66 + 6I/X MXD6

Allg. Aufbau von Polyamiden
• Aliphatische Polyamide
– Polyamid „Nylon“ besitzen eine Amidgruppe:
– Kondensationspolymerisation von aliphatischen Diaminen (Hexamethylendiamin
– HMDA) und aliphatische Dicarbonsäuren (Adipinsäure, Sebacinsäure,
Dodecansäure)
2
Aliphatische
Polyamide
-Teilkristallin und stark polar
-Nebenvalenzkräfte (H-
Brückenbindungen bewirken
Erhöhung Tg)
-Gute Mechanik, hohe
Zähigkeit
-Wasseraufnahme

Allg. Aufbau von PPA
• ASTM D5336 definiert Polyphtalamide (PPA) wie folgt:
• „..ist ein Polyamid bei dem der Bestandteil von Terephthalsäure oder
Isophthalsäure oder eine Kombination der beiden Säuren
mindestens 55 Molprozent des Dicarbonsäureanteils von der sich
wiederholenden Struktureinheit in der Polymerkette ausmacht“
3
Aliphatisch Teil-
Aromatisch
Teil-Aromatisch
PPA
> 55%
Voll-
Aromatisch
Dicarbonsäure-
anteil

• Von aliphatischen Polyamiden zu teilaromatischen Polyamiden
– Aliphatisches Diamin und Phthalsäure welche einen Aromatenring besitzt
– Einbau einer aromatischen Ringstruktur: [ ]
4
Polyphthalamid, PPA
Ar = aromatischer Rest
R = aliphatischer Rest
Polyarylamid, PARA

• Von aliphatischen Polyamiden zu teilaromatischen Polyamiden
– Ar = aromatischer Rest: kommt durch Verwendung von Terephthalsäure (T) und
Isophthalsäure (I)
– R = aliphatischer Rest: Verwendung von aliphatischen Diamine wie das
Hexamethylendiamin
5
Terephthalsäure (TPA „T“) Isophthalsäure (IPA „I“)
Hexamethylendiamin
(HMDA)

• Modellierung von PPA:
• Beginnen mit PA 6.6
6
Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff
6
HMDA
6
Adipinsäure
Amidgruppe

• PPA: 6T/6.6
7
6 T

• PPA: 6T/6I/6.6 - > 6I: Absenkung Schmelzetemperatur: 280–330 °C
8
6 I

• PPA: 6T/DT
9
2-Methyl Pentamethylendiamin = D T
CH3
Gruppe

• PPA: 4T
• Tetramethylenediamin = Diaminobutan
10
4 T

• PPA: 10T
• Decamethylenediamin
11
10 T

Allg. Aufbau von PARA
• Modellierung von Polyarylamid (PARA):
• PARA: MXD6
– aliphatisches Diamin mit Aromatenring (1,3 – Xylylendiamin)
– Aliphatische Dicarbonsäure
12

Allg. Aufbau von PARA
13
MXD 6

• Weitere PPA Zusammensetzungen:
• Blends:
– PA 66 + 6I/X
– Als Lösung zwischen PA 6.6. und PPA
14
Amorphes PPA

Eigenschaftsvergleich PPA
15
Polymer
Eigenschaft
PA 6.6
(Ungefüllt)
6T/66
(33%
GF)
6T/6I
(30% GF)
6T/6I/66
(Ungefüllt)
6T/DT
(15% GF)
10T/X
(Ungefüllt)
PARA
(30% GF)
Tg (°C) 60 88-100 130-133 120 140 125 85
Tsch (°C) 260 310-325 320 310 300 285 280
Dichte (g/cm3) 1.12 1.45 1.47 1.13 1.30 1.1 1.43
HDT (°C)
1.8 MPa
80 294 290 120 250 128 230
Zugmodul
(GPa)
2.4 12.6 12.1 2.76 6.5 2.7 11.5
Feuchte-
aufnahme (%)
(23°C; 50%
Feuchtigkeit)
2.5-3.1 0.29 0.21 0.5 0.5 0.15 0.20

Eigenschaftsvergleich PPA
16
Chemische
Beständigkeit
Dimensions-
stabilität
Festigkeit
Feuchtigkeits-
beständigkeit
Dehnung
PA 6T/66
PA 6T/6I/66
PA 6T/6I
Schmelze-
temperatur
Kristallisation
s-
kinetik
Werkzeugkühl
ung
mit Wasser
Schmelze-
stabilität
Fließfähigkeit
Innen = schlecht; Außen = gut Innen = schlecht; Außen = gut

• Vorteile von PPA im Vergleich zu:
– LCP: PPA besitzt eine bessere Bindenahtfestigkeit und bessere dynamische
Belastung
– PSU und PPSU: PPA hat eine bessere Chemikalienbeständigkeit und
Spannungsrissbeständigkeit
– PPS: PPA hat eine höhere Zähigkeit und Dehnung bis zum Bruch, sowie besseres
dynamisches Belastungsverhalten
– PA 4.6: PPA zeigt eine deutlich geringere Wasseraufnahme, besserer
Dimensionsstabilität und die mechanischen Eigenschaften sind weniger durch
Feuchteaufnahme beeinflusst
17

Mehr über HLKS erfahren
• Find Out About Plastics Blog:
– https://www.findoutaboutplastics.com/p/start-here.html
• VDI Seminar „Hochleistungskunststoffe - Synthese und praktische
Anwendung“
– https://www.herwigjuster.com/high-performance-polymers-seminar
– https://www.vdi-wissensforum.de/weiterbildung-kunststoff/hochleistungskunststoffe-
synthese-und-praktische-anwendung/
• Nächste Termine:
– 07.-08. Oktober, Stuttgart
• Mein Youtube Kanal
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