Query: Welche Materialien werden benutzt um Polyester herzustellen?

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Polyester sind Polymere mit Esterfunktionen in ihrer Hauptkette. Zwar kommen auch in der Natur Polyester vor, doch heute versteht man unter Polyester eher eine große Familie synthetischer Polymere (Kunststoffe), zu denen die viel verwendeten Polycarbonate (PC) und vor allem das technisch wichtige, thermoplastische Polyethylenterephthalat (PET) gehören. Eine weitere Form sind ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze), die durch Härtung zu Duroplasten werden und als preisgünstiges Matrixharz im Bereich Faserverbundkunststoffe verwendet werden. Außerdem lassen sich aromatische Polyester zu flüssigkristallinen Polymerketten anordnen, wodurch sich das Eigenschaftsprofil eines Hochleistungskunststoffes ergibt.

Durch Reaktion von Dicarbonsäuren mit Diolen (Dialkohol) werden so Polyester hergestellt. Unter den wichtigsten durch Polykondensation hergestellten Kunststoffen sind Polyester, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyamide und Phenoplaste. Maleinsäure- und Phthalsäurepolyester werden industriell ausgehend von deren Anhydriden hergestellt.

Die Azeotrope Veresterung ist eine klassische (Labor-)Methode, bei der ein Alkohol und eine Carbonsäure zu einem Carbonsäureester reagieren. Um ein Polymer aus Diol und Dicarbonsäure herzustellen, muss das bei der Reaktion entstehende Wasser ständig durch azeotrope Destillation entfernt werden, um das chemische Gleichgewicht auf die Esterseite zu verschieben. Die Reaktion wird von Titan- oder Zinn(IV)-alkoholaten bei 180–240 °C katalysiert. Man kann ca. 2 % Xylol als Wasserschlepper zusetzen. Durch geeignete Wahl der Edukte kann man Hydroxygruppen-haltige Polyester erzeugen. Der Veresterungsgrad ist üblicherweise > 95 %, bestimmt durch eine begleitende Säurezahl-Bestimmung.

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Die Eigenschaften von Polyurethanen können durch Wahl der Isocyanat- oder Urethan-haltigen Monomerkomponenten sehr stark in ihrer Elastizität variiert werden. So werden sehr elastische PUR-Textil-Fasern "(Elastan)" aus Polyestern und Urethan-haltigen Polyestern hergestellt, ebenso dienen Urethan-haltige Polymere als Zusatz in Lacken und Materialien für Leiterplatten "(Bectron)".

Faser-Kunststoff-Verbunde werden auch in Bereichen mit starker Korrosion eingesetzt, wie beispielsweise im Abwasserbereich. Im Bereich starker Alkalien kommt es bei Polyestern zu einer Verseifung einhergehend mit Versprödungs- und Abbaureaktionen. Auch die Fasern, speziell E-Glasfasern, werden in starken Alkalien und starken Säuren angegriffen. Abhilfe schaffen höherwertige Harze wie Vinylester und Epoxidharz, höherwertige Fasern sowie harzreiche Chemieschutzschichten, welche das Eindringen von Medien vermindern. Neben der Stabilität der verwendeten Materialien und dem Diffusionsverhalten der Matrix spielt auch die lunkerfreie Verarbeitung und die Faser-Matrixanbindung eine entscheidende Rolle für die Dauerhaftigkeit.

Zu den am häufigsten in der gedruckten Elektronik verwendeten Materialien zählen die leitfähigen Polymere Poly-3,4-ethylendioxythiophen, das mit Polystyrensulfonat dotiert wird (), und Polyanilin (PANI). Beide Polymere sind kommerziell in verschiedenen Formulierungen erhältlich und wurden bereits im Inkjet-, Sieb- und Offsetdruck bzw. im Sieb-, Flexo- und Tiefdruck verdruckt. Alternativ werden Silber-Nanopartikel im Flexo-, Offset- und Inkjetdruck, im letztgenannten Verfahren auch Gold-Partikel, verwendet. Neben den polymeren und metallischen Materialien rückt zudem auch der Kohlenstoff als robustes Material für gedruckte elektronische Anwendungen in den Fokus dieser Technologie. Zahlreiche polymere Halbleiter werden im Inkjetdruck prozessiert, wobei es sich häufig um Poylthiophene wie Poly(3-Hexylthiophen) (P3HT) und Poly-9,9-dioctylfluorencobithiophen (F8T2) handelt. Das letztgenannte Material wurde auch bereits im Tiefdruck verdruckt. Verschiedene elektrolumineszente Polymere werden im Inkjetdruck verarbeitet, ebenso wie aktive Materialien für die Photovoltaik (z. B. Mischungen von P3HT mit Fulleren-Derivaten), die zum Teil auch im Siebdruck aufgetragen werden können (z. B. Mischungen von Polyphenylenvinylen- mit Fulleren-Derivaten). Druckbare organische und anorganische Isolatoren bzw. Dielektrika existieren in großer Zahl und können in verschiedenen Druckverfahren verarbeitet werden.

Heutzutage werden auch die nicht-resorbierbaren Materialien Nylon, Polyester, PVDF, Polytetrafluorethylen (PTFE) und Polypropylen, Seide und Edelstahl, sowie Silber verwendet.

Die Polyesterfolie eignet sich gleichermaßen für Folienkondensatoren mit Metallbelägen als auch für die Metallisierung. Sie nimmt kaum Feuchte auf und ist bei milden Klimabedingungen deshalb auch für Bauformen geeignet, die ohne zusätzliche Umhüllung auskommen. Metallisierte Polyester-Folienkondensatoren werden sowohl als Wickelkondensatoren als auch als Schichtkondensatoren (engl. "stacked film capacitors"), die aus einem Großwickel herausgesägt wurden, hergestellt.

Kunststoffe aus Polyestern wurden schon sehr früh angedacht (Berzelius, 1847). 1901 gab es Glyptalharze (aus Glycerin und Phthalsäure). Fritz Hofmann, Wallace Hume Carothers und Paul Schlack suchten erfolglos nach synthetischen Fasern auf Basis von Polyestern. Erst den Briten Whinfield und Dickson gelang bei Calico Printers im Jahre 1941 die Herstellung von brauchbaren Polyesterfasern (Polyethylenterephthalat, PET). Wichtige Polyesterfasern wurden Dacron (DuPont), Diolen (ENKA-Glanzstoff), Terylen (ICI), Trevira (Hoechst).

Häufig verwendete Materialien sind Polyester, Polyamid, Polypropylen und Wolle. Die künstlichen Fasern lassen sich in erheblichen Mengen als Mikroplastik in der Natur nachweisen und sind in manchen Gebieten, wie im Eis des Forni Gletschers, als Hauptursache der Verschmutzung bekannt.