Reaktive Kompatibilisierung von Polyamid-Polyester-Mischungen

Das Blenden und Mischen verschiedener thermoplastischer Polymerwerkstoffe bietet die Möglichkeit neue Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu erhalten. Ziel war es Polyamid (PA6, PA66) und Polyester (PET, PBT) als Spritzgußformationen sowie Bikomponentenfäden durch den Einsatz verschiedenartiger reaktiver Kompatibilizer unter Erhöhung der Adhäsionskräfte zwischen den beiden Polymerphasen, miteinander zu verarbeiten und die Eigenschaften insbesondere bezüglich deren Stabilität deutlich zu verbessern. Neben bereits bekannten bis- sowie poly-funktionellen Kompatibilizern kamen ebenso, seitens des TITK synthetisierte, neuartige multifunktionelle Kopplungsreagenzien zum Einsatz.

Ergebnisse

Als kommerziell verfügbare, verknüpfend wirkende Reagenzien wurden neben dem bisfunktionellen 1,3-Phenylen-bisoxazolin (PBI) und Pyromelittsäuredianhydrid (PDA), ein tetra- und ein polyfunktionelles Tetragylcidyl-methylendianilin (TGMDA) bzw. Polycarbodiimid (CDI) untersucht, um die Wahrscheinlichkeit zur Verknüpfung eines Polyester- mit einem - ähnliche Endgruppen besitzenden - Polyamidmoleküls zu erhöhen. Als weitere neuartige Kopplungsreagenzien wurde ein Polyesterimid-dianhydrid (PEIA) sowie ein Erucasäure-oxazolin-epoxid (EpOx) untersucht. Ersteres zeichnet sich durch seine aromatisch-aliphatische Polymerkette und somit seiner Verträglichkeit in Polyester und Polyamid aus, wobei zusätzliche Anhydridgruppen die chemische Verknüpfung zwischen beiden Komponenten gewähren. Als multifunktionelles Kopplungsreagenz wurde das Oxazolin-epoxid mit seinen zwei unterschiedlich reaktiven Gruppen untersucht, um sterische und chemische Affinitäten zur Verknüpfung ungleichartiger Polymere ev. ausnutzen zu können.

Mit Spinngeschwindigkeiten von bis zu 4000 m/min gelang es nach Optimierung der Spinnbedingungen PET und PA6 in den Kern-Mantel-Verhältnissen von 1:9 bis 1:1 im stabilen Lauf zu verspinnen. Der Zusatz eines Kompatibilizers verbessert die Eigenschaften eines PET/PA66-Bikomponentenfadens, wobei die Verarbeitung eines PET/PA66-PEIA- sowie -PDA-Blends zu den besten Resultaten führten. Eine Kern/Mantel-Kombination PBT/PA6 konnte unter Verwendung der Kompatibilisierungsreagenzien PDA sowie EpOx erhalten werden, jedoch liegen die bisher erzielten Fadeneigenschaften noch unter dem angestrebten Niveau. Die optimale Verarbeitung von PBT und PA66 wurde bisher nicht realisiert. Ähnliche Resultate liegen bei der Spritzgussverarbeitung vor. Die Zusammensetzung PET/PA6, PET/PA66 sowie PBT/PA6 mit dem PEIA bzw. PDA führt zu einer homogenen Compoundierung sowie verbesserten Festigkeiten der hergestellten Prüfkörper.

Anwendungen

Besonders attraktiv stellt sich die Kombination eines kostengünstigen PET-Kerns als Hauptbestandteil der Faser, welches mit dem preislich höher liegenden und im Vergleich zum PET hydrophilem Polyamid ummantelt wird, dar. Ebenso von wirtschaftlichem Interesse ist ein PET/PA6-BiKo-Faden welcher die positiven Festigkeitsparameter von PET - hohes Modul und PA6 - hohe Festigkeit, vereinbart.