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Hochleistungskunststoffe - Polyimide (PI)

Polyimide (PI) - Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendung

Auszug aus
Wolfgang Kaiser

Kunststoffchemie für Ingenieure

11/2015, 630 Seiten, € 39,99
ISBN: 978-3-446-44774-5
S. 482 ff.

Polyimide besitzen hohe Festigkeit und sehr hohe Steifigkeit; über 150°C sind sie sogar fester als Aluminiumlegierungen. Sie zeigen unverstärkt geringe Kerbschlagzähigkeit und gutes Verschleiß- und Gleitverhalten. Polyimide kommen als Duroplaste und Thermoplaste zum Einsatz. Ungefüllte thermoplastische Polyimide (TPI), insbesondere Polyester- und Polyetherimide, sind kurzzeitig bis etwas über 200°C einsetzbar. Durch GF- und ähnliche Zusätze steigt diese Einsatzgrenze auf 250 bis 260°C, die auch für das vernetzte, unverstärkte PBMI gilt. Die klassischen Polyimide können kurzzeitig bis 400°C und in Sonderfällen bis maximal 650°C angewendet werden. Dauereinsatztemperaturen betragen für thermoplastische, unverstärkte Polyimide 170 bis 190°C, für die klassischen Polyimide gelten Dauertemperaturgrenzen von 260°C (an Luft) bzw. 315°C in inerter Atmosphäre. Ab 800°C tritt Verkohlung ein. Die Werte für die Wärmedehnung sind sehr gering, bei gefüllten Systemen z. T. in der Größenordnung von Metallen. Die Polyimide sind bis etwa -200°C kälteschlagzäh. Ihr Aussehen ist bernsteinfarben, dunkelbraun oder schwarz. Folien sind glasklar durchsichtig bis gelbbraun; dickwandige Teile und Halbzeug durch Zusatzstoffe undurchsichtig.

Strukturformelschema von Polyimid, PI

Polyimide besitzen gute, zum Teil sehr gute elektrische Isoliereigenschaften. Sie sind aber nicht für einen Einsatz im HF-Gebiet geeignet. Sie sind beständig gegen verdünnte Säuren, organische Lösemittel, Treibstoffe, Fette und Öle. Nicht beständig erweisen sie sich gegenüber konzentrierten Säuren, Basen und Aminen, Heißwasser und Wasserdampf. Sie zeigen mittlere Wasseraufnahmewerte, gute Spannungsrissbeständigkeit (außer in Basen). Ihre Witterungs- und Strahlungsbeständigkeit ist hoch. Sie brennen nach Zündung nicht von selbst weiter.

Verarbeitung (Beispiele)

Ursprünglich ließen sie sich nur nach den Methoden der Pulversintertechnik formen. Inzwischen gibt es sowohl Formmassen, die thermoplastisch verarbeitbar sind, als auch solche, die unter Vernetzung geformt werden müssen. Damit sind sämtliche Ver- und Bearbeitungsverfahren auch für Polyimide zugänglich. Polyimide werden häufig unter Zusatz von Glas-, Aramid- oder Kohlenstofffasern, von Mineralien sowie von PTFE, Molybdändisulfid oder Graphit zur Anwendung als Lager- oder Gleitelemente verarbeitet. Fasern werden z. B. aus PEI gefertigt oder im Falle von PBI durch Verspinnen des Prepolymeren und anschließende thermische Behandlung hergestellt. Schaumstoffe auf Polyimid-Basis sind für die Weltraum- und Luftfahrt sowie für den U-Boot- und Industrieeinsatz entwickelt worden.

Anwendungsbeispiele

Luft- und Raumfahrt: Strahltriebwerks- und Kompressor-Teile, Dichtungen, Laufräder für Flugzeuge, Flugzeugteile (Sandwichkonstruktionen mit Titanlegierungen), Isolierungen der Raumfahrzeuge und der Astronauten-Raumanzüge gegen Strahlungs-, Wärme- bzw. Kälteeinwirkung, Radome.

Elektro- und Elektronikindustrie: Isolierfolien, elektronische Verbindungselemente, Spulenkörper, Kabel- und Drahtummantelungen, Basismaterial für Leiterplatten.

Kfz- und Maschinenindustrie: Kolbenringe, Ventilsitze, Rollen, Lager-, Gleit- und Führungselemente, Bremsbeläge, Vergasergehäuse.

Sonstiges: Formteile für Büromaschinen, Rechner, Mikrowellenherde. Fasern für feuerfeste Schutzanzüge.

Auszug aus
Wolfgang Kaiser

Kunststoffchemie für Ingenieure

11/2015, 630 Seiten, € 39,99
ISBN: 978-3-446-44774-5
S. 482 ff.
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