Polyetheretherketon

Strukturformel
Monomereinheit von PEEK, einem Polyetherketon
Allgemeines
Name	Polyetheretherketon
Andere Namen	PEEK
CAS-Nummer	29658-26-2
Monomer	4-Hydroxyphenyl(4-phenoxyphenyl)methanon
Summenformel der Wiederholeinheit	C19H12O3
Molare Masse der Wiederholeinheit	288,30 g·mol−1
Art des Polymers	Thermoplast
Eigenschaften
Aggregatzustand	fest
Dichte	ca. 1,32 g cm−3 [1]
Wärmeleitfähigkeit	0,25 W m−1 K−1 [1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar[2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Polyetheretherketon (abgekürzt PEEK) ist ein hochtemperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff und gehört zur Stoffgruppe der Polyaryletherketone. Seine Schmelztemperatur beträgt 335 °C.

Synthese

PEEK-Polymere entstehen durch eine nukleophile aromatische Substitution zwischen einem dihalogenierten Bisphenol-Derivat und einen Diphenolat Salz. Typisch ist die Reaktion von 4,4′-Difluorbenzophenon mit Hydrochinon-Salz.^[3][4]

Physikalische und chemische Beständigkeit

PEEK ist gegenüber fast allen organischen und anorganischen Chemikalien, hoch energetischen elektromagnetischen Wellen wie Gamma-, Röntgenstrahlung^[5] und bis etwa 280 °C auch gegen Hydrolyse beständig. Unbeständig ist es jedoch gegen UV-Strahlung in Verbindung mit Luftsauerstoff, konzentrierte Salpetersäure, allgemein saure oxidierende Bedingungen und gegen einige Halogenkohlenwasserstoffe sowie aliphatische Kohlenwasserstoffe bei höheren Temperaturen. In konzentrierter Schwefelsäure löst es sich bereits bei Raumtemperatur vollständig auf.^[6]

Aussehen

Die natürliche Farbe von PEEK ist braun-grau-gelb bis beige. Für die Verwendung als industrieller Werkstoff sind verschiedene Einfärbungen des Kunststoffes erhältlich.

Anwendungen

• Automobilindustrie
• Luft- und Raumfahrt-Industrie
• Isolationsmaterial für Stromversorgungskabel (5 kV) in der Rohölproduktion
• Hochspannungstechnik (als Isolierwerkstoff)
• Wafercarrier in der Halbleitertechnik
• Medizintechnik (da wiederholt sterilisierbar, biokompatibel und röntgendurchlässig, im Verbundwerkstoff Dentanium als Matrix)
• Pharmazeutische Industrie (in Produktionsanlagen bei produktberührenden Teilen)
• Chemische Industrie (sobald hohe mechanische, thermische und chemische Anforderungen gestellt werden)
• Lebensmittelindustrie
• Tennissaiten
• Kernmaterial für Instrumentensaiten
• immer häufiger als flexibler Schaltungsträger in der Elektronik, Folie
• UHV-Technik aufgrund der (für Kunststoffe) sehr geringen Ausgasrate^[7]
• Matrixmaterial für chemikalienbeständige Carbon-Komposit-Gleitlager
• Zahnimplantate und Gerüste für Zahnersatz^[8]
• Als Düsenhalterung bei FDM 3D-Druckern
• Faser (Stapelfaser, Filament) mit hoher Abriebfestigkeit, niedriger Schrumpftendenz und Feuchtigkeitsaufnahme sowie ausgezeichneter Chemikalienbeständigkeit auch bei höheren Temperaturen^[9]

Ein weltweit wichtiger Hersteller ist Victrex mit Hauptsitz in Lancashire (UK). Nachdem bestimmte Patente auf den Herstellungsprozess ausgelaufen sind, haben Solvay und Evonik (ehem. Degussa) ebenfalls Produktionen für PEEK aufgebaut. Ein weiterer Hersteller ist die indische Gharda Chemicals.

Verarbeitungsmöglichkeiten

PEEK schmilzt bei einer, im Vergleich zu den meisten anderen Thermoplasten, sehr hohen Temperatur von 335 °C und kann im flüssigen Zustand im Spritzgussverfahren oder per Extruder geformt werden. Im festen Zustand kann PEEK spanend bearbeitet werden (Fräsen, Bohren, Drehen). Außerdem besteht die bisher wenig kommerziell genutzte Möglichkeit, aus PEEK-Granulat ein Filament (Drahtform, Saite) herzustellen, und mit diesem mittels des 3D-Druckverfahrens Fused Deposition Modeling (FDM) Maschinenteile und Gegenstände herzustellen;^[10]

Sowohl naturfarbiges als auch mit Kohlenstofffasern gefülltes Pulver bzw. PEEK-Granulat kann auch mittels Selektivem Lasersintern (SLS)^[11], einem weiteren 3D-Druckverfahren, verarbeitet werden.

Zur Herstellung von Medizinprodukten der Klasse IIa ist spezielles PEEK-Filament verfügbar (beispielsweise für Zahnprothesen).^[12]

Handelsnamen

PEEK wird unter folgenden Handelsnamen verkauft:^[13]

• KetaSpire
• Gatone
• Vestakeep
• Victrex

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Eintrag bei makeitfrom.com
2. ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
3. ↑ David Parker, Jan Bussink, Hendrik T. van de Grampe, Gary W. Wheatley, Ernst-Ulrich Dorf, Edgar Ostlinning, Klaus Reinking: Polymers, High-Temperature. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2002, doi:10.1002/14356007.a21_449.
4. ↑ David Kemmish: Update on the Technology and Applications of PolyArylEtherKetones. Smithers Rapra Technology, 2010, ISBN 978-1-84735-408-2.
5. ↑ https://www.ensingerplastics.com/de-de/halbzeuge/technische-kunststoffe-auswahl/strahlungsbestaendigkeit Strahlungsbeständige Kunststoffe, Mitteilung der Firma Ensinger GmbH, abgerufen am 29. März 2023
6. ↑ Walter Hellerich, Günther Harsch, Siegfried Haenle: Werkstoff-Führer Kunststoffe: Eigenschaften, Prüfungen, Kennwerte ; mit 56 … Hanser Verlag, 2004, ISBN 3-446-22559-5, S. 158 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
7. ↑ UHV-Richtlinie für das European XFEL-Projekt
8. ↑ B. Siewert, M. Parra, Eine neue Werkstoffklasse in der Zahnmedizin, PEEK als Gerüstmaterial bei 12-gliedrigen implantatgetragenen Brücken. Z Zahnärztl Implantol 2013;29:148–159. Abgerufen am 13. Juli 2015.
9. ↑ Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 115/116.
10. ↑ tractus3d, PEEK-Material. Abgerufen am 29. März 2023. 
11. ↑ PEKK für die additive Fertigung. Abgerufen am 29. März 2023. 
12. ↑ indmatec.com: Indmatec GmbH macht PEEK Filament für die Herstellung von Medizinprodukten verfügbar. Pressemitteilung vom 26. Januar 2016, abgerufen am 28. Januar 2016.
13. ↑ Christian Bonten: Kunststofftechnik Einführung und Grundlagen, Hanser Verlag, 2014.