Polyetheretherketon
Polyetheretherketon (abgekürzt PEEK) ist ein hochtemperaturbeständiger teilkristalliner thermoplastischer Kunststoff mit einer maximalen Kristallinität von 48 %, der zur Stoffgruppe der Polyaryletherketone gehört. PEEK wurde 1979 von Imperial Chemical Industries(ICI) auf den Markt gebracht und gehört mit einer Glasübergangstemperatur von Tg= 143 °C und einer Schmelztemperatur von Tm= 334 °C zu den Hochleistungskunststoffen.[3][4]
| Strukturformel | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Monomereinheit von PEEK, einem Polyetherketon | |||
| Allgemeines | |||
| Name | Polyetheretherketon | ||
| Andere Namen |
PEEK | ||
| CAS-Nummer | 29658-26-2 | ||
| Monomer | 4-Hydroxyphenyl(4-phenoxyphenyl)methanon | ||
| Summenformel der Wiederholeinheit | C19H12O3 | ||
| Molare Masse der Wiederholeinheit | 288,30 g·mol−1 | ||
| Art des Polymers |
Thermoplast | ||
| Eigenschaften | |||
| Aggregatzustand |
fest | ||
| Dichte |
ca. 1,32 g cm−3 [1] | ||
| Wärmeleitfähigkeit |
0,25 W m−1 K−1 [1] | ||
| Sicherheitshinweise | |||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||
Synthese Bearbeiten
PEEK-Polymere entstehen durch eine nukleophile aromatische Substitution zwischen einem dihalogenierten Bisphenol-Derivat und einen Diphenolat-Salz. Typisch ist die Reaktion von 4,4′-Difluorbenzophenon mit Hydrochinon-Salz.[5][6]
Physikalische und chemische Beständigkeit Bearbeiten
PEEK ist gegenüber fast allen organischen und anorganischen Chemikalien, hoch energetischen elektromagnetischen Wellen wie Gamma-, Röntgenstrahlung[7] und bis etwa 280 °C auch gegen Hydrolyse beständig. Unbeständig ist es jedoch gegen UV-Strahlung in Verbindung mit Luftsauerstoff, konzentrierte Salpetersäure, allgemein saure oxidierende Bedingungen und gegen einige Halogenkohlenwasserstoffe sowie aliphatische Kohlenwasserstoffe bei höheren Temperaturen. In konzentrierter Schwefelsäure löst es sich bereits bei Raumtemperatur vollständig auf.[8]
Aussehen Bearbeiten
Die natürliche Farbe von PEEK ist braun-grau-gelb bis beige. Für die Verwendung als industrieller Werkstoff sind verschiedene Einfärbungen des Kunststoffes erhältlich.
Anwendungen Bearbeiten
- Automobilindustrie
- Luft- und Raumfahrt-Industrie
- Isolationsmaterial für Stromversorgungskabel (5 kV) in der Rohölproduktion
- Hochspannungstechnik (als Isolierwerkstoff)
- Wafercarrier in der Halbleitertechnik
- Medizintechnik (da wiederholt sterilisierbar, biokompatibel und röntgendurchlässig, im Verbundwerkstoff Dentanium als Matrix)
- Pharmazeutische Industrie (in Produktionsanlagen bei produktberührenden Teilen)
- Chemische Industrie (sobald hohe mechanische, thermische und chemische Anforderungen gestellt werden)
- Lebensmittelindustrie
- Tennissaiten
- Kernmaterial für Instrumentensaiten
- immer häufiger als flexibler Schaltungsträger in der Elektronik, Folie
- UHV-Technik aufgrund der (für Kunststoffe) sehr geringen Ausgasrate[9]
- Matrixmaterial für chemikalienbeständige Carbon-Komposit-Gleitlager
- Zahnimplantate und Gerüste für Zahnersatz[10]
- Als Düsenhalterung bei FDM 3D-Druckern
- Faser mit einer typischen Feinheit von 3 – 13 dtex und einer Faserlänge von 40 – 80 mm für Stapelfasern und einer Feinheit von 63 dtex – 5 ktex für Monofile mit hoher Abriebfestigkeit, niedriger Schrumpftendenz und Feuchtigkeitsaufnahme sowie ausgezeichneter Beständigkeit gegenüber fast allen Chemikalien außer Oxydationsmitteln und konzentrierter Schwefelsäure in der sie löslich sind[11][12]
Ein weltweit wichtiger Hersteller ist Victrex mit Hauptsitz in Lancashire (UK), dessen Tochterunternehmen Zyex Ltd, Stonehouse (UK) der wohl bedeutendste Produzent von PEEK-Fasern ist.
Nachdem bestimmte Patente auf den Herstellungsprozess ausgelaufen sind, haben Solvay und Evonik (ehem. Degussa) ebenfalls Produktionen für PEEK aufgebaut. Ein weiterer Hersteller ist die indische Gharda Chemicals.
Verarbeitungsmöglichkeiten Bearbeiten
PEEK schmilzt bei einer, im Vergleich zu den meisten anderen Thermoplasten, sehr hohen Temperatur von 335 °C und kann im flüssigen Zustand im Spritzgussverfahren oder per Extruder geformt werden. Im festen Zustand kann PEEK spanend bearbeitet werden (Fräsen, Bohren, Drehen). Außerdem besteht die bisher wenig kommerziell genutzte Möglichkeit, aus PEEK-Granulat ein Filament (Drahtform, Saite) herzustellen, und mit diesem mittels des 3D-Druckverfahrens Fused Deposition Modeling (FDM) Maschinenteile und Gegenstände herzustellen;[13]
Sowohl naturfarbiges als auch mit Kohlenstofffasern gefülltes Pulver bzw. PEEK-Granulat kann auch mittels Selektivem Lasersintern (SLS)[14], einem weiteren 3D-Druckverfahren, verarbeitet werden.
Zur Herstellung von Medizinprodukten der Klasse IIa ist spezielles PEEK-Filament verfügbar (beispielsweise für Zahnprothesen).[15]
Handelsnamen Bearbeiten
PEEK wird unter folgenden Handelsnamen verkauft:[16]
- KetaSpire
- Gatone
- Vestakeep
- Victrex
Einzelnachweise Bearbeiten
- ↑ a b Eintrag bei makeitfrom.com
- ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ Hans Domininghaus (Hrsg.): Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften. 6., neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Springer-Verlag Berlin/Heidelberg 2005, ISBN 3-540-21410-0, S. 1203/1204.
- ↑ Wolfgang Kaiser: Kunststoffchemie für Ingenieure – Von der Synthese bis zur Anwendung. 4., neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2016, ISBN 978-3-446-44638-0, S. 472.
- ↑ David Parker, Jan Bussink, Hendrik T. van de Grampe, Gary W. Wheatley, Ernst-Ulrich Dorf, Edgar Ostlinning, Klaus Reinking: Polymers, High-Temperature. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2002, doi:10.1002/14356007.a21_449.
- ↑ David Kemmish: Update on the Technology and Applications of PolyArylEtherKetones. Smithers Rapra Technology, 2010, ISBN 978-1-84735-408-2.
- ↑ Strahlungsbeständige Kunststoffe, Mitteilung der Firma Ensinger GmbH, abgerufen am 29. März 2023
- ↑ Walter Hellerich, Günther Harsch, Siegfried Haenle: Werkstoff-Führer Kunststoffe: Eigenschaften, Prüfungen, Kennwerte ; mit 56 … Hanser Verlag, 2004, ISBN 3-446-22559-5, S. 158 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ UHV-Richtlinie für das European XFEL-Projekt
- ↑ B. Siewert, M. Parra, Eine neue Werkstoffklasse in der Zahnmedizin, PEEK als Gerüstmaterial bei 12-gliedrigen implantatgetragenen Brücken. Z Zahnärztl Implantol 2013;29:148–159. Abgerufen am 13. Juli 2015.
- ↑ 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. 115/116.
- ↑ Dieter Veit: Fasern – Geschichte, Erzeugung, Eigenschaft, Markt. Springer Berlin 2023, ISBN 978-3-662-64468-3, S. 808.
- ↑ tractus3d, PEEK-Material. Abgerufen am 29. März 2023.
- ↑ PEKK für die additive Fertigung. Abgerufen am 29. März 2023.
- ↑ indmatec.com: Indmatec GmbH macht PEEK Filament für die Herstellung von Medizinprodukten verfügbar. Pressemitteilung vom 26. Januar 2016, abgerufen am 28. Januar 2016.
- ↑ Christian Bonten: Kunststofftechnik Einführung und Grundlagen, Hanser Verlag, 2014.