In Kooperation mit OKA-Tec entwickelt das IKT neuartig modifizierte Polyamide, die ohne die Nachteile bisheriger Additive gegen Hitze stabilisiert werden. Derartige Hochleistungskunststoffe können ein wichtiger Schlüssel für die künftige E-Mobilität sein.
Die „New Mobility“ verlangt nach neuartigen Hochleistungskunststoffen, die Metallwerkstoffe ersetzen können. Derartige Materialien können Fahrzeuge leichter machen und damit CO2-Emissionen reduzieren. Sie müssen dafür aber nicht nur fest, steif und maßhaltig sein, sondern im konkreten Einsatzumfeld auch gegen vorzeitige Alterung gefeit. Eine aktuelle Herausforderung besteht daher darin, dass sich zum Beispiel das weit verbreitete PA 66 ohne entsprechende Additivierung unter dauerhaft hohen Einsatztemperaturen und direktem Kontakt zu unterschiedlichen Medien allmählich zersetzt (oxidativer Abbau). In einem zweijährigen Forschungsvorhaben eruieren das Institut für Kunststofftechnik (IKT), Stuttgart, und OKA-Tec, Bönen, wie sich die Medien- und Hitzebeständigkeit von PA 66 unter Einsatz eines neuartigen Stabilisators auf Basis hochpolymerer organischer Amine (HPOA) steigern lässt.
Bisher wird PA 66 mit Kupfer oder Halogenen gegen hohe Einsatztemperaturen stabilisiert. Diese Stabilisatoren verändern jedoch u. a. die elektrischen Eigenschaften oder erschweren das Recycling der Bauteile. Neuartige HPOA-Stabilisatoren zeigen diese Nachteile nicht.
In Autoklaven wie diesem werden Prüfkörper auf ihre Temperatur- und Medienbeständigkeit in einem Glykol-Wasser-Gemisch bei 135 °C untersucht. (Foto: IKT)
Im Projekt wird der Effekt von drei HPOA-Stabilisatoren untersucht. Diese Antioxidantien unterscheiden sich beispielsweise in der Anzahl ihrer funktionellen Endgruppen und nehmen einen Massenanteil von etwa einem Prozent im PA 66 ein. Sie verbessern die Temperaturbeständigkeit des Werkstoffs bei 150 °C dauerhaft und steigern zudem die Medienbeständigkeit in einem Glykol-Wasser-Gemisch bei 135 °C. Diese Bedingungen simulieren das anspruchsvollere Einsatz-Umfeld der Polyamide. Dabei lassen sich einige gefragte Werkstoffeigenschaften nur durch eine Verstärkung mit Glasfasern erzielen. Durch diese Fasern hingegen können Medien einfacher in den Werkstoff dringen. Das macht sie empfindlicher gegenüber dem oxidativen Abbau und stellt somit eine zusätzliche Herausforderung bei der Vorhersage des Abbauverhaltens dar. Dieses Beispiel zeigt, wie komplex das Zusammenspiel von Polymeren und Additiven in Hochleistungs-Kunststoffen sein kann.
OKA-Tec verfügt über Know-how in der Synthese hochpolymerer organischer Amine. Das IKT bietet besondere Erfahrungen in der Entwicklung von neuen Werkstoffen. Dem Institut fällt im Projekt insbesondere die Aufgabe zu, ein geeignetes Aufbereitungsverfahren zur Einarbeitung der neuartigen Additive zu entwickeln und die Eigenschaften der neuen Werkstoffe im Detail zu prüfen.
