Projektnummer: IW 070020
Projektträger: BMWi/ INNOWATT
Laufzeit: 01.11.2006 - 31.10.2008

Ziel der Entwicklung war ein leitfähiges Polyamid/Nanotube-Compound auf Basis der anionischen drucklosen Polymerisation. Zu dem Zweck sollte mit handelsüblichen, relativ kostengünstigen und in industriell verwendbaren Größenordnungen lieferbaren Multiwall-Nanotubes (MWNT) ein Durchgangswiderstand von 10³ Ohm*cm als Zielgröße erreicht werden. Durch vorherige Entwicklungen ist eine Senkung des Durchgangswiderstandes in Gusspolyamid auf Werte von 10⁶ bis 10⁷ Ohm*cm bekannt, genauso wie das Verhalten marktüblicher leitfähiger Additive. Über eine Verbesserung der Verteilung und der Sedimentationsstabilität sollte nun der Einsatzbereich dieses Materials entsprechend erweitert werden. Der Einsatz von Ultraschall in den Stationen des Polymerisationsprozesses hatte jedoch keinen positiven Einfluss und durch die hohe Oberfläche der MWNT sind die Möglichkeiten weiterer Additivierung äußerst eingeschränkt. Um die guten Ergebnisse mit metallisch modifizierten MWNT, die sich bei der Einarbeitung in andere Polymere erreichen lassen, zu bestätigen, wurden auch mit diesen Materialien Verarbeitungsversuche durchgeführt. Ein großer Vorteil der Modifikation ist die deutliche Verminderung der Viskositätszunahme im Monomer, was einen höheren Additivgehalt erlaubte. Mit diesem Material konnte man dem geplanten Ziel sehr nahe kommen.

Weitere Versuche zielten auf eine Mischung verschiedener Leitfähigkeitskomponenten ab. Auch hier konnte man mit geeigneten Mischungen niedrigere Widerstandswerte erzielen (ca. 10⁵ Ohm*cm), jedoch weder das Niveau der modifizierten MWNT noch der Zielstellung erreichen.

Da auch bei der Compoundierung von hydrolytisch polymerisiertem Polyamid ein im Vergleich zu anderen Polymeren geringerer Effekt bei der Leitfähigkeitsmodifizierung zu beobachten ist, wurden Versuche zur nachträglichen Änderung der Netzwerkstruktur im Polymer auf mechanischem Wege vorgenommen. Ein Verpressen von Prüfplatten unter nochmaliger Erwärmung unterhalb des Schmelzpunktes bewirkt eine Verbesserung der Kennwerte um ca. eine Zehnerpotenz. Dieses Verfahren ist jedoch nicht auf übliche Anwendungen und Fertigungsverfahren für Guss-Polyamid übertragbar.

Vergleich der Kennwerte verschiedener Guss-Polyamidproben

1-PA6-G Nullprobe,
2-Leitfähigkeitsruß Printex L6 2%,
3-Leitfähigkeitsruß Printex XE2 2%,
4-Expandierter Graphit Conductograph GFG50 (SGL) 10,7%,
5-Singlewall Nanotubes (CNI XD34441A) 0,6%,
6-Multiwall Nanotubes (Nanocyl 7000) 0,5%,
7-Mischung 0,5% MWNT (Nanocyl 7000)/ 3% LFR (Printex XE2),
8-Metallisierte Nanotubes (MWNT/MCP) 3% eff,*,
9-Zielstellung