04.08.2014

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Polynova: Nanotechnologie zur Produktion von natürlich, permanent leitfähigen Polymeren

Generationen von Ingenieuren, Chemikern und Kunststoffexperten haben gelernt, dass Kunststoffe, im Unterschied zu Metallen, Elektrizität nicht leiten. Folglich wird Kunststoff zur Isolierung von Kupferdrähten in elektrischen Kabeln, Steckverbindungen, isolierenden Gehäusen, Abschirmungen usw. verwendet. Allerdings führt diese "Isoliereigenschaft" durch die statische Aufladung des Kunststoffes in vielen Anwendungen zu erheblichen Problemen.

So kann die statische Aufladung von Verpackungen für elektronische Bauteile, Mikrochips etc. zu deren Zerstörung führen. Für leicht brennbare chemische Produkte oder in explosionsgefährdeter Umgebung, ist die elektrostatische Aufladung eines der Hauptgefahrenpotenziale. Außerdem führt die statische Aufladung bei Kunststoffen zur verstärkten Anziehung von Staubpartikeln und somit zur Verschmutzung der Produktoberfläche.

Bei der konventionellen antistatischen Additivierung werden den Polymeren leitfähige Zusatzstoffe, z.B. Spezialruße, Graphit, Kohlenstofffasern und Kohlenstoffröhrchen (Nanotubes) oder metallische Pulver, Flocken oder Fasern zugesetzt, um den spezifischen Widerstand des Polymers zu reduzieren. Innere Antistatika, wie z.B. Fettsäureester und Sulfonate, sind selbst nicht leitend und migrieren durch die Polymerstruktur an die Oberfläche der Kunststoffprodukte. Sie bilden dort eine hydrophile Schicht, die aus der Umgebung Wasser aufnimmt, dadurch leitfähig wird und elektrostatische Aufladungen ableiten kann. Externe Antistatika werden durch Sprühen oder Tauchen auf die Produktoberfläche aufgebracht und wirken nach dem Verdampfen des Lösemittels in gleicher Weise.

Häufiger Nachteil dieser Verfahren ist, dass die antistatische Wirkung nachlässt und ihr Wirkungszeitraum meist nur kurz ist. Hinzu kommt die Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit der Umgebung, z.B. im Winter, wenn diese relativ niedrig ist, kann es zu erheblichen Problemen kommen, wenn die Produkte die antistatischen Anforderungen nicht mehr in vollem Umfang erfüllen.

Der Weg zu natürlich leitfähigen Polymeren liegt in der Gestaltung ihrer molekularen Struktur. Die langen Ketten der Moleküle, die sich regelmäßig wiederholen, müssen abwechselnd Einfach- und Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen aufweisen. Es muss auch dotiert werden, das heißt, dass man Elektronen entfernt (durch Oxydation) oder zusätzliche Elektronen hinzufügt (durch Reduktion). Durch diese "Löcher" können sich Elektronen entlang der Polymerkette bewegen - das Polymer wird elektrisch leitfähig.

Die Forscher Heeger, MacDiarmid und Shirakawa waren auf diesem Gebiet zu Ende der 70er Jahre Pioniere und haben leitende Polymere zu einem Forschungsgebiet mit elementarer Bedeutung sowohl für Chemiker als auch Physiker entwickelt. Gekrönt wurden ihre Forschungsarbeiten im Jahr 2000 mit dem Nobelpreis in Chemie. Ihre neuen Ansätze lassen ein erhebliches Entwicklungs- und Marktpotenzial erwarten; die flächendeckende Anwendung dieser Technologie zur permanent antistatischen, leitfähigen Formulierung von Kunststoffformmassen hat aber gerade erst begonnen.

Im August 2008 gründete Huang Zhejun die Polynova Technology Co., Ltd. im Suzhou Industrial Park und legte den Fokus des Unternehmens auf die Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb leitfähiger, nanostrukturierter Polymer-Produkte. Huang Zhejun nutzt die, auf den Forschungen der genannten Nobelpreisträger basierenden möglichen Veränderungen der Nanostruktur der Makromoleküle zur Generierung der permanent elektrischen Leitfähigkeit und damit antistatischen Einstellung von Polymeren.

Die Polynova Ltd. wird gemeinsam von Global Advance und CCons crößmann consulting auf dem deutschen und europäischen Markt repräsentiert (info@polynova-europe.com).

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