Polyamide

Allgemeine Struktur von Polyamiden

Wiederholeinheitenvon Polyamiden, die aus Lactamen oder Aminocarbonsäuren hergestellt werden. Die Carbonsäureamid-Gruppe istblaugekennzeichnet. R steht für den Rest der zur Synthese eingesetzten Verbindung.

Wiederholeinheiten von Polyamiden, die aus einem Diamin und einer Dicarbonsäure hergestellt werden. R1steht für den Rest der eingesetzten Dicarbonsäure, R2für den Rest der eingesetzten Diaminverbindung.

Polyamide(KurzzeichenPA) sind linearePolymeremit sich regelmäßig wiederholenden Amidbindungen entlang der Hauptkette. DieAmidgruppekann alsKondensationsprodukteinerCarbonsäureund einesAminsaufgefasst werden. Die dabei entstehende Bindung ist eine Amidbindung, diehydrolytischwieder spaltbar ist.

Polyamide werden wegen ihrer hervorragenden Festigkeit und Zähigkeit oft als Konstruktionswerkstoffe verwendet. Gute chemische Beständigkeit besteht gegenüber organischen Lösungsmitteln, doch können sie leicht von Säuren und oxidierenden Chemikalien angegriffen werden.

Die Bezeichnung Polyamide wird üblicherweise als Bezeichnung für synthetische,technischverwendbarethermoplastischeKunststoffeverwendet und grenzt diese Stoffklasse damit von den chemisch verwandtenProteinenab. Fast alle bedeutsamen Polyamide leiten sich vonprimärenAminen ab, denn die sich wiederholende Einheit besteht aus der funktionellen Gruppe –CO–NH–. Daneben existieren auch Polyamide vonsekundärenAminen (–CO–NR–, R = organischer Rest). AlsMonomerefür die Polyamide werden besondersAminocarbonsäuren,Lactameund/oderDiamineundDicarbonsäurenverwendet.

Chemische Konstitution

Polyamidketten

Schematische Darstellung: Die markierten Amidgruppen (im schematischen Beispiel je drei in zwei Ketten) sind Namensgeber der Polyamide.

Schematische Darstellung: Die von links nach rechts gegenläufig verlaufenden Ketten von Polyamid 4.6 sind überWasserstoffbrückenbindungen(rotgestrichelt gezeichnet) miteinander verknüpft. Die Amidbindungen sindblaumarkiert.

Polyamide lassen sich in folgende Klassen einordnen:

Nach der Art der Monomere

• AliphatischePolyamide:die Monomere leiten sich von aliphatischen Grundkörpern ab, PA aus ε-Caprolactam(Polycaprolactam,kurz PA 6) oder ausHexamethylendiaminundAdipinsäure(PA 6.6).
• Teilaromatische Polyamide: die Monomere leiten sich zum Teil von aromatischen Grundkörpern ab, PA aus Hexamethylendiamin undTerephthalsäure(PA 6T).
• Aromatische Polyamide (Polyaramide): die Monomere leiten sich von rein aromatischen Grundkörpern ab,p-Phenylendiaminund Terephthalsäure

Nach der Art der Monomerzusammensetzung

• Homopolyamide:das Polyamid leitet sich von einer Aminocarbonsäure oder einem Lactam bzw. einem Diamin und einer Dicarbonsäure ab. Solche Polyamide lassen sich durch eine einzige Wiederholeinheit beschreiben. Beispiele hierfür sind das PA aus Caprolactam [NH–(CH₂)₅–CO]_n(PA 6) oder das PA aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure [NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO]_n(PA 6.6).
• Copolyamide:das Polyamid leitet sich von mehreren unterschiedlichen Monomeren ab. Solche Polyamide lassen sich nur durch Angabe mehrerer Wiederholeinheiten beschreiben. Beispiele hierfür sind das PA aus Caprolactam, Hexamethylendiamin und Adipinsäure [NH-(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO]_n–[NH–(CH₂)₅–CO]_m(PA 6/66), oder PA aus Hexamethylendiamin, Adipinsäure undSebacinsäure[NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO]_n–[NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₈–CO]_m(PA 66/610). Zu beachten ist, dass die angegebenen Formeln lediglich die Polymerzusammensetzung beschreiben, nicht aber die Abfolge der Monomereinheiten; diese sind üblicherweise statistisch über die Polymerketten verteilt.

Nach Art des Erweichungs-/Erstarrungsverhaltens

• Teilkristalline Polyamide:bilden beim Abkühlen aus der SchmelzekristallineDomänen (Phasenübergang1. Ordnung). In der Regel erstarrt nicht die gesamte Schmelze kristallin, sondern es bilden sich auchamorpheDomänen (siehe unten). Das Verhältnis zwischen kristallinen und amorphen Domänen wird von der chemischen Natur des Polyamids und den Abkühlbedingungen bestimmt. Zusätzlich kann die Kristallisation durch nukleierende oder antinukleierende Additive gefördert oder behindert werden. Leicht kristallisierende Polyamide sind das PA 4.6 oder das PA 6.6, schwer kristallisierende Polyamide sind das PA mXD6 ausm-XylylendiaminundAdipinsäureoder bestimmte Copolyamide.
• Amorphe Polyamide:erstarren glasartig aus der Schmelze. Im festen Zustand gibt es keine Fernordnung der Wiederholungseinheiten. Der Übergang zwischen fest und flüssig wird durch dieGlasübergangstemperatur(Phasenübergang2. Ordnung) beschrieben. Beispiele sind das PA aus Hexamethylendiamin und Isophthalsäure (PA 6I) und bestimmte Copolyamide. Im Allgemeinen enthalten amorphe Polyamide Monomereinheiten, die eine regelmäßige, kristalline Anordnung der Ketten unmöglich machen. Unter extremen Abkühlbedingungen können auch ansonsten teilkristalline Polyamide amorph erstarren.

Nach diesen Klassifizierungen ist beispielsweise PA 6.6 ein aliphatisches, teilkristallines Homopolyamid.

Darstellung

Bei der Darstellung der Homopolyamide muss zwischen dem Aminocarbonsäure-Typ (AS) und dem Diamin-Dicarbonsäure-Typ (AA-SS) unterschieden werden,Asteht hierbei für eineAminogruppeundSfür eineCarboxygruppe.

Homopolyamide des AS-Typs werden entweder durchPolykondensation(kettenförmiges Monomer, Beispiel:ε-Aminocapronsäure,oben) oderringöffnende Polymerisation(ringförmiges Monomer, Beispiel: ε-Caprolactam, unten) erzeugt:

Polymere des AA-SS-Typs werden dagegen durch Polykondensation eines Diamins und einer Dicarbonsäure hergestellt:

Für die Umsetzung zu hohen Molmassen ist es bei Polymeren des AA-SS-Typs notwendig, beide Monomere im Verhältnis 1:1 umzusetzen. Bereits geringe Abweichungen von diesem Verhältnis können die Molmasse des Produkts stark verringern. Um dies zu verhindern, werden in der PA-6.6-Synthese (Nylon) zunächst die MonomereHexan-1,6-diamin(die AA-Komponente) und Adipinsäure (die SS-Komponente) zumAH-Salzumgesetzt. Im AH-Salz liegen beide Monomere im Verhältnis 1:1 vor, sodass keinWägefehlermehr zu einem Missverhältnis der Monomere führen kann. Anschließend wird das AH-Salz zum Produkt umgesetzt.

Kurzzeichen

Zur rationellen Bezeichnung der Polyamide existieren Kurzzeichen, die aus den BuchstabenPAsowie darauf folgenden Zahlen und Buchstaben bestehen. Einige wichtige Vertreter sind in der DIN EN ISO 1043-1 genormt. In der Regel ergeben sich die Zahlen aus den Anzahlen der Kohlenstoffatome des Monomers bzw. der Monomere. Buchstaben werden stellvertretend besonders für Monomere mit aromatischem Grundkörper benutzt. So steht beispielsweise T für Terephthalsäure und I fürIsophthalsäure.

Kurzzeichen	Aminocarbonsäure / Lactam
PA 6	Caprolactam (C6)
PA 11	Aminoundecansäure (C11)

Der AS-Typ

Polyamide, die sich von Aminocarbonsäuren des Typs H₂N–(CH₂)_x–COOH oder den entsprechenden Lactamen ableiten lassen, werden als PA Z gekennzeichnet, wobei$Z$die Anzahl derKohlenstoffatomeim Monomer bezeichnet ($Z=x+1$). So steht PA 6 für das Polymer aus ε-Caprolactam bzw. ω-Aminocapronsäure, [NH–(CH₂)₅–CO]_n.

Der AA-SS-Typ

Kurzzeichen	Diamin	Dicarbonsäure
PA 6.4	Hexamethylendiamin (C6)	Bernsteinsäure (C4)
PA 5.9	Pentamethylendiamin (C5)	Azelainsäure (C9)

Polyamide, die sich von Diaminen und Dicarbonsäuren der Typen H₂N–(CH₂)_x–NH₂und HOOC–(CH₂)_y–COOH ableiten lassen, werden als PA Z1.Z2 gekennzeichnet, wobei Z1 die Anzahl der Kohlenstoffatome im Diamin und Z2 die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Dicarbonsäure bezeichnet ($Z1=x$,$Z2=y+2$). So steht PA 6.6 für das Polymer aus Hexamethylendiamin (enthält eine Kette aus 6 Kohlenstoffatomen) und Adipinsäure (enthält eine Kette aus 6 Kohlenstoffatomen), also [NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO]_n.

Der Punkt als Trennsymbol zwischen den Zahlen wird nicht einheitlich verwendet. Teilweise wird er komplett weggelassen, was allerdings zu Missverständnissen führen kann, oder durch einen Schrägstrich ersetzt. Beispielsweise können folgende Bezeichnungen synonym auftreten: PA 6.10 = PA 6/10 = PA 610.

Copolymere

Analog lassen sich auchCopolyamidebezeichnen. Aus den im Copolyamid vorhandenen Monomeren werden die möglichen Homopolyamidkombinationen gebildet und dann aneinander gehängt. Dabei wird der Trennpunkt oft weggelassen und stattdessen ein Schrägstrich zwischen die möglichen Kombinationen gesetzt. Ein schon genanntes Beispiel ist das PA 66/610, welches aus drei Monomeren [Hexamethylendiamin (C6), Adipinsäure (C6), Sebacinsäure (C10)] gebildet wird. Aus diesen drei Monomeren sind die Homopolymerkombinationen PA 6.6 (Hexamethylendiamin und Adipinsäure) und PA 6.10 (Hexamethylendiamin und Sebacinsäure) möglich, woraus sich PA 66/610 als Bezeichnung für das Copolyamid ergibt.

Das meistverwendete Polyamid wird üblicherweise PA 6.6 oder PA6.6 geschrieben. Mit der Kenntnis, wie die Bezeichnung von den Molekülstrukturen der Komponenten abhängt, wird klar, dass es niemals P A sechsundsechzig gesprochen werden sollte, sondern immer P A sechs sechs.

Weitere Beispiele für weniger gebräuchliche Polyamide:

• PA 6.9 (Hexamethylendiamin/Azelainsäure)
• PA 6.12 (Hexamethylendiamin/Dodecandisäure)
• PA 11 (11-Aminoundecansäure)
• PA 12 (Laurinlactamoder ω-Aminododecansäure)
• PA 4.6 (Tetramethylendiamin/Adipinsäure)
• PA 12.12 (Dodecandiamin/Dodecandisäure)
• PA 6.12 (Caprolactam/Laurinlactam)
• PA 10.10 (1,10-Decamethylendiamin/1,10-Decandisäure)

PA 6.6 versus PA 6

Polykondensationspolymerisation von PA 6.6

Polymerisation von ε-Caprolactam zu Polyamid 6

Die zwei technisch am häufigsten verwendeten Polyamide sindPA 6.6und PA 6. Ihr Herstellprozess ist grundlegend verschieden:

• Polyamid 6.6 ist das Original-Nylon und wird ausHexamethylendiamin(HMD) undAdipinsäurehergestellt. Es entsteht durch einePolykondensationunter Wasserabspaltung.
  n H₂N–(CH₂)₆–NH₂+ n HOOC–(CH₂)₄–COOH → (–NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO–)_n+ 2n H₂O
• Polyamid 6 ((–NH–(CH₂)₅–CO–)_n) entsteht durchRingöffnungspolymerisationaus ε-Caprolactam mit Wasser als Starter.
• Bei der Variante Polyamid 6.10 wird das HMD mit derSebacinsäureHOOC(CH₂)₈COOH umgesetzt. Die Formel lautet: (OOC(CH₂)₈CONH(CH₂)₆NH)_n

PA 6.6 und PA 6 sind sich chemisch sehr ähnlich, da sie sich lediglich durch die gespiegelte Anordnung einer –CH₂–NH–CO-Gruppe unterscheiden. Sie haben ähnliche physikalische Eigenschaften.

PA 6 versus PA 66

DerE-ModulundKristallisationsgraddes PA 6.6 sind höher als die des PA 6, was auf die Punktsymmetrie des Makromoleküls des PA 6.6 zurückzuführen ist, wodurch sich die Häufigkeit zurWasserstoffbrückenbindungbereits in der Schmelze als Nahordnung erhöht und beim Kristallisieren als Fernordnung erstarrt. Beim nicht symmetrischen Makromolekül des PA 6 sind die Abstände zur Bildung von Wasserstoffbrücken nur dann passend, wenn die benachbarten Makromoleküle entgegengesetzt angeordnet sind, was statistisch weniger häufig der Fall ist.

Handelsnamen

Fasern

• Dederon,Markenname für PA 6-Fasern aus derDDR
• Nylon (ungeschützt),DuPont de Nemours
• Perlon,I. G. Farbenindustrie
• Timbrelle,Markenname für PA 6.6Filamentgarneder Fa.TWD Fibres

WeitereHandelsnamenwaren oder sind: Polycaprolactam; Caprolan (Honeywell); Silon; Danamid; Nivion; Enka; Hydrofil (Honeywell); Dorlon (späterBayer-Perlon); Lamigamid (Schwartz); Anjamid (almaak); Radilon (Radici Plastics); Schulamid (A. Schulman); Akromid (Akro-Plastic).

BekanntesynthetischeVertreter der Polyamide sind unter den NamenNylon(PA 6.6),Cordura,Kevlarund Perlon (PA 6) im Handel. In derDDRwar letzterer Kunststoff alsDederonbekannt. AuchProteinegehören chemisch zu den Polyamiden, auch wenn diese Benennung nicht üblich ist.

Perlon, Nylon und Dederon sind Warenzeichen für chemisch verwandte Kunstfaserprodukte. Perlon (PA 6) (auch:Nylon 6) wird durch Polymerisation vonCaprolactamhergestellt. Es ist dem ausAdipinsäurehergestellten Nylon (PA 6.6) sehr ähnlich, nimmt jedoch leichterFarbstoffeauf und hat einen niedrigerenSchmelzpunkt.

Nylon

Zahnbürsten-Borsten aus Nylon

Nylon (chemische Bezeichnung: Polyhexamethylenadipinsäureamid) wurde am 28. Februar 1935 vonWallace Hume CarothersundJulian Werner HillbeiE. I. du Pont de Nemours and CompanyinWilmington(Delaware,Vereinigte Staaten) entwickelt und knapp zwei Jahre später am 16. Februar 1937patentiert.Es war damit die ersteFaser,die vollständig synthetisch hergestellt wurde.

Nylon wurde zuerst fürZahnbürstenund nicht fürNylonstrümpfeverwendet. Die ersten fünf Millionen Paar Nylonstrümpfe verkaufte Dupont am 15. Mai 1940(N-Day)in ausgewählten Geschäften in US-amerikanischen Metropolen.

Herstellung eines Nylon-6.6-Fadens im Labor

Der NameNylonwurde vonDuPontfür Fasern aus Polyamid 6.6 mit dem Ziel geprägt, ihn alsSynonymfürStrümpfezu etablieren. Aus firmenpolitischen Gründen wurde er nicht alsWarenzeichengeschützt. Später wurde er, vor allem im angelsächsischen Sprachraum, alsGattungsnamefür lineare aliphatische Polyamide verwendet. Entgegen landläufiger Meinung stammt der NameNylonnicht vonNY(New York) undLon(London), den ersten Orten, an denen Nylon produziert wurde. 1940 sagte John W. Eckelberry (DuPont),nylsei eine willkürlich gewählte Silbe, undonsei eine geläufige Endung für Fasern (wie beiCotton). Später erklärte DuPont, der Name habe ursprünglichNo-Runlauten sollen (‚keineLaufmasche‘), sei dann aber aus Furcht vor gerichtlichen Auseinandersetzungen wegen falscher Behauptungen geändert worden. Die Umbenennung vonNoruninNylonverlief über mehrere Zwischenschritte, darunterNuronundNiron.

Darüber hinaus existiert als Erklärung für den Namen Nylon auch das Gerücht, der Erfinder des Materials, Wallace Carothers, hätte über den Erfolg der Faser mit dem AusrufNow You Lousy Old Nipponese(oderNow You Look Old Nippon) triumphiert – in Schadenfreude, endlich selbst eine Faser als Konkurrenz zur japanischen Naturseideentwickelt zu haben. Den Namen Nylon erhielt die Faser jedoch erst nach Carothers’ Tod, weshalb dies wohl eine Legende ist, die wahrscheinlich während desZweiten Weltkriegsentstand, da es gerade zu dieser Zeit für dieAlliiertenbesonders wichtig war, einen Seidenersatz zur Herstellung vonFallschirmenzur Verfügung zu haben.

Nyltest war ein Markenzeichen derNYLTEST easy dressfürWirkwarenaus der Polyamidfaser Nylon für Blusen und Oberhemden.

Perlon

Siehe auch:Polycaprolactam

Perlonist dasWarenzeicheneiner 1938 vonPaul Schlackfür dieI. G.-Farbenindustrie AGinBerlinentwickeltenKunststofffaser.Sie bestand aus Polyamid 6 und wurde als deutsche Alternative zu Nylon (Polyamid 6.6) schnell zum kriegswichtigen Stoff erklärt. Der Name leitete sich aus dem ursprünglichenCodenamenPerlurandes Geheimprojekts zur Entwicklung einer Alternative zu Nylon ab. Während des Zweiten Weltkriegs wurde Perlon zur Herstellung von Fallschirmen,Borstenzur Reinigung vonHandfeuerwaffenund inFlugzeugreifenverwendet. Es wurde ab 1939 unter der BezeichnungPerlon Lvermarktet. Erst 1943 begann die zivile Nutzung fürDamenstrümpfe.Perlon wird aus demMonomerε-Caprolactamgewonnen.

Dederon

Briefmarkenblock 1963 der DDR,gedruckt auf DEDERON

Dederon-Schürzen

Dederon(als Marke meistDEDERON) war ab 1959 der Handelsname von Polyamidfasern in derDDR.Dederon-Fasern wurden imVEBChemiefaserkombinat Wilhelm Pieck inRudolstadt-Schwarza,imVEB Chemiefaserwerk Herbert WarnkeinWilhelm-Pieck-Stadt Gubenund im VEB Chemiefaserwerk (bis 1960 VEB Kunstseidenwerk) Friedrich EngelsPremnitzhergestellt. „Dederon “ist ein nach dem Vorbild „Perlon “geprägtes Kunstwort, das sich aus „DDR “und „on “zusammensetzt. Besondere Bekanntheit erlangte Dederon durch die berühmtenKittelschürzenund Einkaufsbeutel; auch wurde am 12. März 1963 einBriefmarkenblockChemie für Frieden und Sozialismusaus Dederonfolie herausgegeben. Im Tschechischen istdederonein von der Kunstfaser abgeleiteterEthnophaulismusfür Ostdeutsche.

Kompaktes Polyamid

Wichtige Handelsnamen für nichtfasrige Polyamide sindLeona(Asahi Kasei),Alphalon(Grupa Azoty ATT Polymers),Akulon(DSM),Altech(Albis Plastic),Durethan(Lanxess),Frianyl(Celanese Production Germany, ehem. NILIT Plastics Europe, ehem. Frisetta Polymer),Grilon(EMS-CHEMIE),Akromid,Akroloy,Schulamid(A. Schulman),MK-PAC6(Mertl Kunststoffe),Saxamid(SAX Polymers),Technyl(Solvay),Torzen(Invista),Ultramid(BASF),Miramid(BASF),Vestamid(Evonik Industries),Polimid(Poliblend Deutschland) undZytel(DuPont). Daneben bieten zahlreiche kleinereCompoundeurekompaktes Polyamid unter jeweils eigenen Handelsnamen an. Alle diese Materialien können wiederum mit Fasern, meistGlasfasern,verstärktwerden.

Der Großteil der nichtfaserigen Polyamide kommt alsKunststoffgranulatin den Handel und wird mittelsSpritzgussverarbeitet.

Eigenschaften

Viele technisch bedeutsame Polyamide sind teilkristalline thermoplastische Polymere und zeichnen sich durch eine hoheFestigkeit,SteifigkeitundZähigkeitaus, besitzen eine guteChemikalienbeständigkeitund Verarbeitbarkeit. Viele Eigenschaften der Polyamide werden weitgehend durch die Amidgruppen dominiert, die überWasserstoffbrückenbindungenmiteinander wechselwirken.

Genaue Werte für die Eigenschaften der Polyamide hängen unter anderem von deren kristallinem Gefüge und insbesondere von derenWassergehaltab. Polyamide reagieren auf den Feuchtegehalt der Umgebung mit reversiblerWasseraufnahmeoder -abgabe. Dabei wird das Wasser in die amorphen Bereiche des Polyamids eingelagert. Ganz wesentlich hängt die Wasseraufnahme von der Konzentration der Amidgruppen ab. An Umgebungsluft nimmt PA 6 ca. 2,5–3,5 % Wasser auf, PA 12 aber nur ca. 0,2–0,5 %. Es sind Additive aufPolyolefin-Basis entwickelt worden, um auch im trockenen Zustand hohe Schlagzähigkeit zu gewährleisten.

Im Folgenden sind einige wichtige Eigenschaften aufgeführt:

	PA 6	PA 6.6	PA 6.10	PA 6.12	PA 11	PA 12
Bezeichnung	Poly­capro­lactam	Poly-(N,N′-hexa­methylen­adipin­diamid)­Poly-(hexa­methylen­adipamid)	Poly-(hexa­methylen­sebacamid)	Poly-(hexa­methylen­dodecan­diamid)	Poly­undecano­lactam	Poly­lauryl­lactam
CAS-Nummer	25038-54-4	32131-17-2	9011-52-3	26098-55-5	25035-04-5	24937-16-4
Schmelzpunktin °C	220	260	240	218	198	178
Glastemperatur1)in °C (trocken)	50…60	50…60	40	46	46	37
Dichtein g/cm³ - teilkristallin (typischer Wert) - kristalline Phase (a-Modifikation) - amorphe Phase	1,130 1,235 1,084	1,13…1,14	1,04	1,06	1,03	1,01
Feuchtigkeitsaufnahme in % (23 °C, 50 % Luftfeuchtigkeit)	2,6…3,4	2,5…3,1
Zugmodulin MPa (trocken/luftfeucht)	2700…3500/900…1200	2700…3500/1000…1600

¹⁾DieGlastemperatursinkt bei zunehmenderFeuchtigkeitstark ab und kann dann auch unter 0 °C liegen

Kompakte Polyamide haben einen hohenVerschleißwiderstandund guteGleiteigenschaften. DurchFaserverbundemitGlas-oderKohlenstofffasernlassen sich die mechanischen Eigenschaften weiter verbessern, so dass Festigkeiten und Schlagzähigkeit auf den Anwendungsfall abgestimmt werden können. Jedoch steigt durch Faserzugabe die Hydrolyseempfindlichkeit der Materialien, da zwischen Matrix und Faser ein mikroskopisch kleiner Spalt verbleibt, über den durch denKapillareffektFeuchtigkeit eingezogen wird. In Abhängigkeit von der Schlichte der Glasfaser und der damit verbundenen Anbindung zwischen Faser und Matrix fällt dieser Effekt jedoch unterschiedlich aus.

Erkennung

Polyamide lassen sich auf einfache Weise mit wenigen Hilfsmitteln identifizieren. Am einfachsten ist dieBrennprobe.Ein kleiner Abschnitt des zu untersuchenden Kunststoffteils wird entzündet. PA brennt mit blauer Flamme mit gelblichem Rand, wobei das verbrennende Material etwas schäumt und braunschwarze Ränder bildet. Bläst man die Flamme aus, riecht der Rauch leicht hornartig.

Kleben

PA lässt sich mitAmeisensäureanlösen und damit auch kleben, abhängig vom Polyamid-Typ benötigt man unterschiedliche Konzentrationen (PA 6 70 %, PA 6.6 80 %).

Färben von Polyamidfasern

Fasern kommen entweder als spinndüsengefärbtes Material oder als rohweißes Fasermaterial vor. Das rohweiße Fasermaterial kann in verschiedenen Aufmachungsstufen (Flocke, Garn, Stück) eingefärbt werden. Zur Verwendung kommen Säure- bzw. Metallkomplexfarbstoffe. Auch lässt sich Polyamid mit Dispersions- und Direktfarbstoffen färben, die erzieltenEchtheitensind aber in der Regel deutlich schlechter.

In neuerer Zeit kommen auchReaktivfarbstoffezum Einsatz, die die Echtheiten von Säure-, Dispers- und Direktfarbstoffen deutlich übertreffen.

Verwendung

Polyamid-Granulat (links und Mitte: PA6-unverstärkt, rechts: PA6 mit 30 % Glasfasern)

Nylon-Nähgarn auf Spulen

Insgesamt wurden 2004 weltweit 6800 kt Polyamide hergestellt.

Polyamid	Menge	Anteil an Gesamtproduktion
PA 6	2500 kt Fasern / 1100 kt Werkstoffe / 300 kt Folien	57 %
PA 6.6	1600 kt Fasern / 1000 kt Werkstoffe	38 %
übrige	300 kt	5 %

Der größte Teil der Polyamidproduktion wird als Synthesefaser fürTextilienverwendet. Beispiele sind…

• Bekleidung
• Fallschirme,Hängegleiter,Ballons,Segel
• technische Gewebe (z. B. Siebgewebe zur Papierherstellung)
• Seile
• Angelschnur
• Mähfaden fürRasentrimmer
• Bespannung vonTennisschlägern
• SaitenfürStreichinstrumenteundZupfinstrumente

Außerdem findet es Verwendung zur Herstellung von Haushaltsgegenständen und technischen Teilen, die sehr abriebfest sein müssen, wieDübel,Schrauben,Gehäuse,Gleitlager,Isolatorenim BereichElektrotechnik,Kabelbinder,Klebesockel,Knotenstücke fürSanitätszelte,Küchenutensilien (Kellen, Löffel), Maschinenteile (Abdeckungen,Zahnräder,Lager,Laufrollen) undZahnbürsten-Borsten.

Aufgrund seiner Beständigkeit gegen Schmier- und Kraftstoffe bei Temperaturen bis über 150 °C wird es auch imFahrzeugbaufür Motorenbauteile wie Ansaugsysteme, Kraftstoffleitungen, Motorabdeckungen, Ölwannen und für Druckluftsysteme wie Fahrwerk und Bremse eingesetzt. Bei der Verwendung alsBereifungaus Vollmaterial fürFlurförderfahrzeugeübertrifft Polyamid mit einerShore-A-Härtevon über 75 die Tragfähigkeit anderer verwendeter Kunststoffe wiePolyurethanbzw.Vulkollanund sonstigerElastomere.

Als thermoplastische Hotmelts mit spezifischen Eigenschaften kommen Polyamide auch beimLow-Pressure-Molding-Verfahren zum Einsatz. Hierbei wird das heiße, flüssige Material bei niedrigem Druck, typischerweise 5 bis 25 bar, in ein relativ kaltes Formwerkzeug eingebracht. Das Verfahren zum Schutz elektrischer und elektronischer Bauteile eignet sich aufgrund des niedrigen Einspritzdrucks selbst für empfindliche Bauteile wieLeiterplattenundSensoren.

PA12 sowie PA11 finden beim3D-Druckvon Bauteilen und Gehäusen Anwendung. In Pulverform werden sie als preiswertes Standardmaterial inSLS-3D-Druckern verwendet. Dabei wird das Pulver mit einem Laserstrahl verbacken. In Filamentform wird es inFDM-3D-Druckern hauptsächlich für technische Anwendungen verwendet.

Polyamide eignen sich aufgrund ihrer einheitlich glatten Oberfläche gut als Nahtmaterial in derChirurgie.Das Nahtmaterial aus Polyamid zeichnet sich besonders durch seine sehr guten Knüpfeigenschaften und hoheZugfestigkeitaus. Es ist ein monofiles, nicht resorbierbares chirurgisches Material aus Polyamid 6 und Polyamid 6.6.

Im Jahr 2013 wurde ein globaler Umsatz von rund 20,5 Milliarden US-Dollar erzielt.

Bio-basierte Polyamide

Je nachdem, ob ein oder mehrere Monomere für ein Polyamid ausnachwachsenden Rohstoffenhergestellt wurden, gilt dieses als teil-bio-basiert oderbio-basiert.Die Monomere für bio-basierte Polyamide unterscheiden sich strukturell nicht von den Monomeren petrochemischer Polyamide, sodass sich auch die Polymere selbst strukturell nicht unterscheiden.

Ein Überblick über Polyamide, die technisch teilweise und vollständig bio-basiert hergestellt werden können (z. B. ausRizinusöl), ist in der folgenden Tabellezu sehen. Dabei ist zu beachten, dass die bio-basierten Varianten nicht unbedingt auf dem Markt sein müssen und gegebenenfalls deutlich teurer als konventionelle Konkurrenzprodukte sind. Außerdem können für Produkte konventionelle Monomere auch nur teilweise durch bio-basierte ersetzt werden, wodurch der tatsächliche biogene Anteil geringer sein kann, als der Wert in der Tabelle. Die Monomere, die bio-basiert hergestellt werden können, sindgrünmarkiert. Der maximale biogene Anteil ist aus den Anteilen der molaren Massen der Monomere berechnet.

Kurzname Polyamid	Diamin	Dicarbonsäure	Aminocarbonsäure bzw. Lactam	Biogener Anteil bis (%)
PA4	–	–	γ-Butyrolactam (C6)	100
PA6	–	–	Caprolactam (C6)	100
PA11	–	–	Aminoundecansäure (C11)	100
PA 6.4	Hexamethylendiamin (C6)	Bernsteinsäure (C4)	–	42,4
PA 6.6	Hexamethylendiamin (C6)	Adipinsäure (C6)	–	49,5
PA5.9	Pentamethylendiamin (C5)	Azelainsäure (C9)	–	100
PA 6.9	Hexamethylendiamin (C6)	Azelainsäure (C9)	–	57,5
PA 4.10	Tetramethylendiamin (C4)	Sebacinsäure (C10)	–	66,1
PA5.10	Pentamethylendiamin (C5)	Sebacinsäure (C10)	–	100
PA 6.10	Hexamethylendiamin (C6)	Sebacinsäure (C10)	–	59,6
PA10.10	Decamethylendiamin (C10)	Sebacinsäure (C10)	–	100
PA10.12	Decamethylendiamin (C10)	Dodecandicarbonsäure (C12)	–	100

Recycling

Recycling-Codefür Polyamide

DerRecycling-Codefür Polyamide ist 07.

Literatur

• Ludwig Bottenbruch, Rudolf Binsack (Hrsg.):Polyamide, Kunststoff-Handbuch Band 3/4: Technische Thermoplaste.Hanser, München 1998,ISBN 3-446-16486-3.
• Haus der Geschichte der BRD (Hrsg.):Künstliche Versuchung: Nylon, Perlon, Dederon.Wienand-Verlag, 1999,ISBN 3-87909-640-6,ISBN 978-3-87909-640-4.
• Susanne Buck:Gewirkte Wunder, hauchzarte Träume. Von Frauenbeinen und Perlonstrümpfen.Jonas-Verlag Marburg, 1996,ISBN 3-89445-199-8,ISBN 978-3-89445-199-8.
• Shaul M. Aharoni:N-Nylons.John Wiley and Sons, 1997,ISBN 0-471-96068-3.
• Melvin I. Kohan:Nylon Plastics Handbook.Hanser, München 1995,ISBN 3-446-17048-0.
• Richard Vieweg,Alfred Müller (Hrsg.):Kunststoff-Handbuch.Band 6:Polyamide.Hanser, 1966,DNB457323302.
• Hans-Georg Elias:Makromoleküle. Band 2 – Technologie.5. Auflage. Hüthig & Wepf Verlag, 1992,ISBN 3-527-29959-9.
• Otto Schwarz, Friedrich-Wolfhard Ebeling (Hrsg.):Kunststoffkunde: Aufbau, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen der Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.9. Auflage. Vogel, 2007,ISBN 978-3-8343-3105-2.
• Paul Schlack:Die Entwicklung der Polyamidfaserstoffe in historischer SichtIn:Zeitschrift für die gesamte Textilindustrie.Jahrgang 56, 1954, S. 823–825.
• Hermann Klare:Die Entdeckung der Polyamide und der Beginn ihrer technischen EntwicklungIn:Chemiefasern.Jahrgang 38/90, 1988, S. 540–544.
• Herbert Bode:Development of the production of polyamide fibers and their raw materials.In:Chemical Fibers International.Jahrgang 50, 2000, S. 128–131.

Weblinks

Commons:Polyamide– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Polyamide– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Herstellung von Nylon im Labor(Video)