Polyamidimid

Polyamidimide, in Kurzform auch PAI genannt, sind Polymere, die sowohl Amid- als auch Imidgruppen enthalten.

Amidgruppe

Imidgruppe

Anwendung

Polyamidimide mit aromatischen Bausteinen in der Polymerkette sind nach den reinen Polyimiden die thermisch stabilsten Polymere auf Kohlenstoffbasis. Darüber hinaus ist eine hohe Chemikalienbeständigkeit und Abriebfestigkeit gegeben. Polyamidimide werden als hitzebeständige Elektroisolierlacke und Folien, Überzüge (englisch Overcoats) von Drahtlacken und allgemein als hitzebeständige Beschichtung verwendet. Die Dauertemperaturbeständigkeit liegt bei über 220 °C.

Eine wichtige Anwendung ist die 1972 von Rhône-Poulenc auf dem Markt eingeführte und heute von der Kermel SA produzierte Polyamidimidfaser Kermel.[1][2] Diese Faser zählt zu der Gruppe unschmelzbarer hochtemperatur- bzw. flammbeständiger Fasern mit gemäßigten mechanisch-technischen Eigenschaften. Die Trockenreißfestigkeit liegt bei 42±4 cN/tex, die Trockenbruchdehnung bei 19±2 % und der Elastizitätsmodul zwischen 240 und 440 cN/tex. Ein LOI von 30–32 % verweist auf die hohe Hitze- und Flammbeständigkeit (hitzebeständig bis 240 °C). Die Zersetzungstemperatur ist höher als 380 °C. Die Dichte beträgt 1,34 g/cm³. Die Feuchtigkeitsaufnahme bewegt sich mit 3,4 % im Rahmen der meisten Synthesefasern. Die Kermelfaser wird spinngefärbt und erreicht damit eine hohe Farbechtheit. Es existieren 18 Standardfarben. Da die Faser in kochendem Wasser oder heißer Luft nur gering schrumpft, können Bekleidungsstücke aus dieser Faser ohne Probleme industriell gewaschen werden. Die Kermelfaser ist gegenüber den gängigen Lösungsmitteln und Säuren beständig. Aufgrund ihres Eigenschaftsbildes ist sie für Schutzkleidung verschiedener Anwendungen geeignet. Von Bedeutung ist auch die problemlose Mischbarkeit mit anderen Faser, speziell mit schwerentflammbaren Viskosefasern für Textilien, die mit der Haut in Kontakt kommen.[3][4][5][6]

Herstellung

Es gibt umfangreiche Patentliteratur zur Fertigung, jedoch werden in den meisten Fällen hitzebeständige Polyamidimide auf Basis von Trimellitsäurederivaten, vorzugsweise Trimellitsäureanhydrid (TMA) und aromatischen Diaminen sowie Isocyanaten beschrieben.

Allgemeine Struktur von Polymere mit Diphenylenmethan als Kettenverlängerung

Es gibt zwei Herstellungswege. Trimellitsäureanhydrid wird in den nachfolgend genannten Lösemitteln gelöst und mit 4,4′-Diaminodiphenylmethan (MDA) in Gegenwart von Dehydratisierungsmitteln umgesetzt oder es wird mit 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat (MDI) zur Reaktion gebracht, wobei die Isocyanatgruppen unter Abspaltung von Kohlendioxid die Amid- bzw. Imidgruppe bilden.[7][8] Üblicherweise wird Polyamidimid als Lösung in N-Methylpyrrolidon (NMP), Dimethylformamid (DMF) oder Dimethylacetamid (DMAc) in den Handel gebracht. Bekannte Hersteller sind Solvay und BASF.

Einzelnachweise

Thomas Meyer zur Capellen: Lexikon der Gewebe. 5., grundlegende überarbeitete und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2015, ISBN 978-3-86641-258-3, S. 229.
Hans-J. Koslowski: Chemiefaser – Lexikon . 12., erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-87150-876-9, S. 116.
Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 110.
Broschüre Kermel Solutions for Industry – Protection against heat, flame and electric arc. Website www.kermel.com. Abgerufen am 11. März 2020 unter: www.kermel.com/wp-content/uploads/2019/02/KermelBrochIndustry17_GB.pdf.
Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 280f.
Walter Loy: Die Chemiefasern – ihr Leistungsprofil in Bekleidungs- und Heimtextilien. Fachverlag Schiele & Schön, Berlin 1997, ISBN 3-7949-0618-7, S. 143.
Patentanmeldung DE10303635A1: Verfahren zur Herstellung lagerstabiler Polyamidimid-Harze und Überzugsmittel, die diese enthalten. Angemeldet am 30. Januar 2003, veröffentlicht am 2. Dezember 2004, Anmelder: Altana Electrical Insulation GmbH, Erfinder: Günter Stevens, Heinz Herlinger.
Patent DE4440409C2: Verfahren zur Herstellung von Polyamidimid-Harzen mit hohem Molekulargewicht. Angemeldet am 11. November 1994, veröffentlicht am 8. Juli 1999, Anmelder: Korea Research Institute of Chemical Technology, Erfinder: Kil-Yeong Choi et al.

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[1] Thomas Meyer zur Capellen: Lexikon der Gewebe. 5., grundlegende überarbeitete und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2015, ISBN 978-3-86641-258-3, S. 229.

[2] Hans-J. Koslowski: Chemiefaser – Lexikon . 12., erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-87150-876-9, S. 116.

[3] Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 110.

[4] Broschüre Kermel Solutions for Industry – Protection against heat, flame and electric arc. Website www.kermel.com. Abgerufen am 11. März 2020 unter: www.kermel.com/wp-content/uploads/2019/02/KermelBrochIndustry17_GB.pdf.

[5] Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 280f.

[6] Walter Loy: Die Chemiefasern – ihr Leistungsprofil in Bekleidungs- und Heimtextilien. Fachverlag Schiele & Schön, Berlin 1997, ISBN 3-7949-0618-7, S. 143.

[7] Patentanmeldung DE10303635A1: Verfahren zur Herstellung lagerstabiler Polyamidimid-Harze und Überzugsmittel, die diese enthalten. Angemeldet am 30. Januar 2003, veröffentlicht am 2. Dezember 2004, Anmelder: Altana Electrical Insulation GmbH, Erfinder: Günter Stevens, Heinz Herlinger.

[8] Patent DE4440409C2: Verfahren zur Herstellung von Polyamidimid-Harzen mit hohem Molekulargewicht. Angemeldet am 11. November 1994, veröffentlicht am 8. Juli 1999, Anmelder: Korea Research Institute of Chemical Technology, Erfinder: Kil-Yeong Choi et al.