PES-Additiv erhöht die Bruch- und Mikrorissbeständigkeit in Epoxidverbundwerkstoffen

Ein Polyethersulfon (PES)-Mikropulver-Additiv namens SumikaExcel 5003P soll die Bruchzähigkeit und Beständigkeit gegen Mikrorisse für faserverstärkte Epoxid-Verbundwerkstoffe über einen breiten Temperaturbereich erhöhen, ohne die Dimensionsstabilität, Flamme/Rauch/Toxizität (FST) negativ zu beeinflussen. , Kriechfestigkeit, Modul, Schlagfestigkeit oder Streckgrenze. Das funktionelle Additiv wird von der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig für Prepreg und harzspritzgepresstes kohlenstofffaserverstärktes Epoxid verwendet, gewinnt in Epoxid-Verbundwerkstoffen für die Automobilindustrie an Bedeutung und könnte auch für Hochleistungssportartikel verwendet werden. Das Material wird von Sumitomo Chemical Co. Ltd. (Tokio, Japan) hergestellt und in Nordamerika von Sumitomo Chemical Advanced Technologies, LLC (Phoenix, AZ, USA) vertrieben, die auf der Composites &Advanced Materials Expo (CAMX) ausstellen wird. vom 16. bis 18. Oktober in Dallas, TX, USA.

PES ist ein bernsteintransparenter, amorpher technischer Thermoplast, der für seine Hochtemperaturbeständigkeit, hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit, gute Kriechbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen und Belastungen, gute Dimensionsstabilität, niedrigen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CLTE) über einen breiten Temperaturbereich bekannt ist , inhärente Flammwidrigkeit, geringe Rauchentwicklung, minimale Ausgasung, gute und breite Chemikalienbeständigkeit und Beständigkeit gegen Heißwasser (bis 180°C). Es wird granuliert für Spritzguss-, Extrusions- und Folienprozesse sowie in Pulverform für Gießfolien, Filtrationsmembranen und als Epoxid-Additiv für Verbundwerkstoffe, Hochtemperaturlacke und -beschichtungen sowie Klebstoffe angeboten. PES-Typen werden in der Luftfahrt-, Automobil-, Elektro-/Elektronik-, Medizintechnik- und Lebensmittelindustrie eingesetzt.

In seiner Funktion als funktionelles Additiv für Epoxid-Composites werden spezielle Typen mit Hydroxyl-(-OH)-Endgruppen verwendet. Die Endgruppen reagieren mit Glycidylgruppen auf der Epoxidmatrix, um ein vernetztes, interpenetrierendes Polymernetzwerk (IPN) zu bilden. Obwohl das Additiv typischerweise bei niedrigen Ablassverhältnissen von 2-12 Gew.-% verwendet wird, verleiht es dem IPN eine größere Flexibilität, was wiederum die Zähigkeit des Epoxid-Verbundmaterials erhöht. SumikaExcel 5003P hat eine Glasübergangstemperatur (T_g ) von 230 °C, was höher ist als für Epoxidharze in Luft- und Raumfahrtqualität (im Bereich von 120-200 °C), und da es auch eine gute Steifigkeit und Festigkeit aufweist, verbessert es die Schlag- und Rissbeständigkeit, ohne andere thermomechanische Eigenschaften. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, ohne die FST oder die Fähigkeit, sehr enge Toleranzen zu formen und einzuhalten, zu beeinträchtigen. Obwohl es am häufigsten bei kohlenstofffaserverstärkten Hochleistungs-Epoxid-Verbundwerkstoffen verwendet wird, ist es auch in glas- oder basaltverstärkten Epoxid-Verbundwerkstoffen gleichermaßen effektiv.

Sumitomo Chemical ist einzigartig in der Kunststoffindustrie als weltweit einziger PES-Hersteller, der dedizierte PES-Polymerisationsanlagen (in Chiba und Ehime, Japan) sowie eine spezielle Mikropulvermahlanlage (in Phoenix, AZ, USA) unterhält. Dies eliminiert die Möglichkeit einer Kreuzkontamination mit anderen Polymeren – eine kritische und stark durchgesetzte Anforderung in der Luft- und Raumfahrtindustrie – und vereinfacht auch die Lieferkette für Verarbeiter und OEMs. Pulver bis 30 µm und 500 µm Größe werden am Standort Phoenix mit Rundläufer-Mahlwerken hergestellt, die effizienter und genauer als herkömmliche Mahlanlagen sind. Darüber hinaus werden Laserbeugungs-Charakterisierungsgeräte verwendet, um die Partikelgröße sowohl im eingehenden Ausgangsmaterial als auch im ausgehenden fertigen Pulver zu messen, und ein induktiv gekoppeltes Plasmagerät überprüft jede Charge vor und nach dem Schleifen auf Metalle, um sicherzustellen, dass das Produkt die Spezifikationsanforderungen erfüllt.