Kunststoffe sind Materialien, die hauptsächlich aus Harzen (oder Monomeren, die direkt während der Verarbeitung polymerisiert werden) bestehen und mit Zusatzstoffen wie Weichmachern, Füllstoffen, Schmiermitteln und Farbstoffen ergänzt werden, die während der Verarbeitung in Form gebracht werden können.
Wichtige Eigenschaften von Kunststoffen:
① Die meisten Kunststoffe sind leicht und chemisch stabil und korrosionsbeständig.
② Hervorragende Schlagfestigkeit.
③ Gute Transparenz und Verschleißfestigkeit.
④ Isolierende Eigenschaften mit geringer Wärmeleitfähigkeit.
⑤ Im Allgemeinen einfach und kostengünstig zu formen, einzufärben und zu verarbeiten.
⑥ Die meisten Kunststoffe weisen eine geringe Hitzebeständigkeit und eine hohe Wärmeausdehnung auf und sind entflammbar.
⑦ Dimensionsinstabilität, anfällig für Verformungen.
⑧ Viele Kunststoffe weisen bei niedrigen Temperaturen eine schlechte Leistung auf und werden bei Kälte spröde.
⑨ Anfällig für Alterung.
⑩ Einige Kunststoffe lösen sich leicht in Lösungsmitteln auf.
Phenolharzewerden häufig in FRP-Anwendungen (Faserverbundkunststoff) eingesetzt, die FST-Eigenschaften (Feuer-, Rauch- und Toxizitätseigenschaften) erfordern. Trotz gewisser Einschränkungen (insbesondere Sprödigkeit) bleiben Phenolharze mit einer weltweiten Jahresproduktion von fast 6 Millionen Tonnen eine wichtige Kategorie kommerzieller Harze. Phenolharze bieten eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität und chemische Beständigkeit und bleiben in einem Temperaturbereich von 150–180 °C stabil. Diese Eigenschaften, kombiniert mit ihrem Preis-Leistungs-Verhältnis, treiben ihre anhaltende Verwendung in FRP-Produkten voran. Typische Anwendungen sind Flugzeuginnenraumkomponenten, Frachtauskleidungen, Innenausstattungen von Schienenfahrzeugen, Gitter und Rohre von Offshore-Ölplattformen, Tunnelmaterialien, Reibungsmaterialien, Raketendüsenisolierungen und andere FST-bezogene Produkte.
Arten von faserverstärkten Phenolverbundwerkstoffen
Faserverstärkte PhenolverbundwerkstoffeZu den Werkstoffen zählen mit Schnittfasern, Geweben und Endlosfasern angereicherte Materialien. Frühere Schnittfasern (z. B. aus Holz oder Zellulose) werden noch heute in Phenolformmassen für verschiedene Anwendungen verwendet, insbesondere für Autoteile wie Wasserpumpendeckel und Reibungskomponenten. Moderne Phenolformmassen enthalten Glasfasern, Metallfasern und neuerdings auch Kohlenstofffasern. Die in Formmassen verwendeten Phenolharze sind Novolakharze, die mit Hexamethylentetramin gehärtet werden.
Vorimprägnierte Gewebematerialien werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, z. B. im RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding), in Wabensandwichstrukturen, im ballistischen Schutz, in Flugzeuginnenverkleidungen und in Frachtraumverkleidungen. Endlosfaserverstärkte Produkte werden durch Filamentwicklung oder Pultrusion hergestellt. Gewebe und EndlosfasernFaserverstärkte Verbundwerkstoffeverwenden typischerweise wasser- oder lösungsmittellösliche Resolphenolharze. Neben Resolphenolen werden in FRP auch andere verwandte Phenolsysteme wie Benzoxazine, Cyanatester und das neu entwickelte Calidur™-Harz eingesetzt.
Benzoxazin ist ein neuartiges Phenolharz. Im Gegensatz zu herkömmlichen Phenolen, bei denen die Molekülsegmente über Methylenbrücken [-CH₂-] verknüpft sind, bilden Benzoxazine eine zyklische Struktur. Benzoxazine lassen sich leicht aus Phenolen (Bisphenol oder Novolac), primären Aminen und Formaldehyd synthetisieren. Ihre Ringöffnungspolymerisation erzeugt keine Nebenprodukte oder flüchtigen Bestandteile, was die Dimensionsstabilität des Endprodukts erhöht. Neben hoher Hitze- und Flammbeständigkeit weisen Benzoxazinharze Eigenschaften auf, die herkömmlichen Phenolen fehlen, wie z. B. geringe Feuchtigkeitsaufnahme und stabile dielektrische Eigenschaften.
Calidur™ ist ein einkomponentiges, raumtemperaturstabiles Polyaryletheramid-Duroplast der nächsten Generation, das von Evonik Degussa für die Luft- und Raumfahrt sowie die Elektronikindustrie entwickelt wurde. Das Harz härtet bei 140 °C in 2 Stunden aus und erreicht eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 195 °C. Calidur™ bietet zahlreiche Vorteile für Hochleistungsverbundwerkstoffe: keine flüchtigen Emissionen, geringe exotherme Reaktion und Schrumpfung während der Aushärtung, hohe Wärme- und Nassfestigkeit, überlegene Druck- und Scherfestigkeit des Verbundwerkstoffs sowie ausgezeichnete Zähigkeit. Dieses innovative Harz dient als kostengünstige Alternative zu Epoxid-, Bismaleimid- und Cyanatesterharzen mit mittlerer bis hoher Tg in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen, im Automobilbau, in der Elektro-/Elektronikindustrie und anderen anspruchsvollen Anwendungen.
Beitragszeit: 24. Juni 2025
