Biopolymere - Biowerkstoffe. Biobasierte Polyamide: Bewährte Werkstoffe in einem neuen Licht

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1 Biopolymere - Biowerkstoffe Biobasierte Polyamide: Bewährte Werkstoffe in einem neuen Licht Dr. Georg Stöppelmann, Research & Development EMS-Chemie AG georg.stoeppelmann@emsgrivory.com Seite 1

2 Was sind Polyamide R C R Aminosäuren Lactame Monomere: Polyamid-ame leitet sich von der Zahl der C 2 -Gruppen ab Diamine Dicarbonsäuren Seite 2

3 omenklatur von aliphatischen Polyamiden aus Lactamen und Aminosäuren Formel ame Abkürzung IS 1874 Beispiel Caprolactam 6 PA6 Aminoundecansäure 11 PA11 Aminododecansäure 12 PA12 Laurinlactam 12 PA12 Seite 3

4 omenklatur von aliphatischen Polyamiden aus Diaminen und Dicarbonsäuren Formel ame Abkürzung IS 1874 Beispiel examethylendiamin 6 PA66 Adipinsäure 6 PA66 examethylendiamin 6 PA612 Dodecandisäure 12 PA612 Seite 4

5 Seite 5 Wasserstoff-Brücken in Polyamiden Polyamid-Eigenschaften werden durch Wasserstoff- Brücken-Bindungen beeinflusst. Wasserstoff-Brücken in PA66

6 Eigenschaften von Polyamiden PA-Typ Verhältnis C 2 /C Schmelzpunkt [ C] Dichte [g/cm 3 ] Wasseraufnahme [%] 23 C, gesättigt 50% r.f. PA ,21 3,8 12 PA ,15 2,8 8-9 PA ,14 3, PA ,07 1,4 3.3 PA ,06 1,3 2.8 PA ,04 1,0 1.8 PA ,03 1,1 1.8 PA ,01 0,7 1.5 Seite 6

7 Eigenschaftsvergleich der omopolyamide PA6, PA66 und PA12 Eigenschaft PA6 PA66 PA12 Schmelzpunkt C Wasseraufnahme 23 C in Wasser % Zug-E-Modul* MPa 3200/ / /1100 Reissfestigkeit* MPa 55/65 80/50 60/50 DT B (0.46 MPa) C Schlagzähigkeit* kj/m 2 o.b./o.b o.b./o.b. o.b./o.b. Kerbschlagzähigkeit* kj/m 2 5/15 5/10 10/10 Reissdehnung* % 10/300 15/ /300 *: trocken/konditioniert Seite 7

8 Was sind Polyamide Struktur: teilkristalin oder amorph Dauergebrauchstemperatur: C Produktion: 6 Mio to Molmasse: g/mol Polymerisationsgrad: Grösste Mengen PA6 und PA66 für Fasern Seite 8

9 Biobasierte Polyamide Definition: Monomere sind nicht fossilen Ursprungs: 1,5-Pentandiamin 1,10-Decandiamin 1,12-Dodecandiamin Sebazinsäure Dodecandisäure Aminoundecansäure Seite 9

10 Seite 10 Batch-erstellung Polyamid

11 Seite 11 Batch-erstellung Polyamid

12 GreenLine Biorohstoff Rizinuspflanze oher Rizinusöl-Gehalt Resistente einjährige Pflanze Kein Lebensmittel Steht nicht im Wettbewerb mit anderen Pflanzen für Land Wächst in regenarmen Gebieten (Indien, China, Brasilien) Ergänzt andere Pflanzen wie Baumwolle Seite 12

13 GreenLine Produktfamilien Familie Polymer Bio-Anteil * Grilamid 1S PA1010 bis 99 % Grilamid 2S PA610 bis 62 % Grivory T3 PPA bis 48 % Grilamid BTR Amorphes PA bis 54 % * Bestimmt nach ASTM D , ausgedrückt in % bio-basierendem Kohlenstoff im Polymer Seite 13

14 Beispiel PA1010 Familie Polymer Bio-Anteil Grilamid 1S PA1010 bis zu 99 % n n Decandiamin* Sebazinsäure* n + 2n-1 2 Polyamid 1010 * Rizinusöl-Basis Seite 14

15 Beispiel Polyamid 610 Familie Polymer Bio-Anteil Grilamid 2S PA610 bis zu 62 % n 2 2 examethylendiamin # + n Sebazinsäure* n + 2n-1 2 Polyamid 610 * Rizinusöl-Basis # Erdöl-Basis Seite 15

16 GreenLine Schlüsseleigenschaften Familie Grilamid 1S PA1010 Grilamid 2S PA610 Schlüsseleigenschaften Sehr hoher Bio-Anteil Ähnliche Eigenschaften wie Polyamid 12 Sehr geringe Wasseraufnahme Sehr gute UV- und chemische Beständigkeit Von flexibel bis hochsteif Für Spritzguss und Extrusion oher Bio-Anteil Eigenschaften zwischen PA6 oder PA66 und PA12 Geringe Wasseraufnahme Gute chemische Beständigkeit Für Spritzguss und Extrusion Seite 16

17 GreenLine Zielanwendungen PA1010 PA610 Seite 17

18 GreenLine Zielanwendungen PA1010 PA610 Seite 18

19 GreenLine Schlüsseleigenschaften Grivory T3 Familie Grivory T3 PPA Schlüsseleigenschaften oher Bio-Anteil Sehr geringe Wasseraufnahme ohe Dimensionsstabilität Sehr gute ydrolysestabilität Exzellente chemische Beständigkeit ohe Temperatur- und itzebeständigkeit Für Spritzguss; Extrusionstypen in Entwicklung Seite 19

20 GreenLine Zielanwendungen E&E, diverse Grivory T3 PPA Seite 20

21 GreenLine Zielanwendungen Automobil Grivory T3 PPA Seite 21

22 GreenLine Schlüsseleigenschaften Grilamid BTR Familie Grilamid BTR Schlüsseleigenschaften oher Bio-Anteil Exzellente Transparenz oher Glanz Geringe Dichte ohe Schlagzähigkeit Gute UV- und Chemikalienbeständigkeit Seite 22

23 GreenLine Zusammenfassung Eine ausgedehnte Reihe von bio-basierenden Polyamiden von EMS-GRIVRY oher Bio-Anteil oher Beitrag zur Reduktion des C 2 -Ausstosses Polymere mit starken Eigenschaften Echte Alternative zu Erdöl basierenden technischen Kunststoffen Wiederverwertbare Polymere Kein biologisch abbaubares Polymer Seite 23