Ionomer – Vielfältige Anwendungen im Automobil- und Elektroniksektor!

Ionomere sind eine faszinierende Klasse von Polymermaterialien, die sich durch ihre einzigartige Kombination aus Eigenschaften auszeichnen. Sie basieren auf thermoplastischen Kunststoffen, in deren Struktur ionische Gruppen integriert sind. Diese ionischen Gruppen, oft Carboxylatgruppen, verleihen den Ionomeren bemerkenswerte Eigenschaften wie hohe Schmelzviskosität, hervorragende chemische Resistenz und verbesserte mechanische Festigkeit.

Die Chemie hinter den Ionomeren:

Im Wesentlichen handelt es sich bei Ionomeren um Copolymere, die sowohl nicht-ionische als auch ionische Monomere enthalten.

• Nicht-ionische Monomere: Diese bilden das “Grundgerüst” des Polymers und bestimmen dessen grundlegende Eigenschaften wie Festigkeit, Elastizität und Schmelzpunkt. Häufige Beispiele sind Ethylen, Propylen oder Styrol.
• Ionische Monomere: Diese Monomere tragen die ionischen Gruppen, meist Carboxylatgruppen, die für die einzigartigen Eigenschaften von Ionomeren verantwortlich sind.

Durch die gezielte Variation des Verhältnisses zwischen den beiden Monomertypen können die Eigenschaften von Ionomeren fein abgestimmt werden.

Anwendungen im Fokus:

Die Vielseitigkeit von Ionomeren macht sie zu einem vielseitigen Werkstoff mit Anwendungen in einer Vielzahl von Branchen. Hier einige Beispiele:

• Automobilindustrie: Ionomere werden häufig als Dichtungsmaterialien, Verkleidungen und Unterbodenschutz eingesetzt. Ihr hervorragendes Haftvermögen auf verschiedenen Oberflächen, ihre gute Beständigkeit gegen Chemikalien und Witterungseinflüsse sowie ihre geringe Wärmeleitfähigkeit machen sie ideal für diese Anwendungen.

• Elektronikindustrie: In der Elektronikbranche werden Ionomere als Isoliermaterial in Kabeln und Leitungen verwendet. Ihre hohe elektrische Isolationsfähigkeit, ihre mechanische Festigkeit und ihre Resistenz gegen Hitze garantieren zuverlässige und langlebige Verbindungen.

• Membrantechnologie: Ionomere spielen eine wichtige Rolle in der Herstellung von Brennstoffzellenmembranen. Hier ermöglichen ihre ionischen Gruppen den Transport von Protonen, was für die effiziente Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie entscheidend ist.

• Verpackungsindustrie: Ionomere können als Beschichtungen auf Verpackungsmaterialien verwendet werden, um ihre Barriere Eigenschaften gegen Sauerstoff, Wasser und andere Gase zu verbessern.

Produktion von Ionomeren:

Die Herstellung von Ionomeren erfolgt typischerweise durch radikalische Polymerisation. Dabei werden die Monomere in Gegenwart eines Initiators unter kontrollierten Bedingungen miteinander verbunden. Die gezielte Dosierung der Monomere und die Wahl des Initiators ermöglichen es, die Eigenschaften des resultierenden Polymers genau zu steuern.

Nach der Polymerisation werden die Ionomere oft weiterverarbeitet, beispielsweise durch Extrusion, Spritzguss oder Kalendrieren, um Formteile herzustellen.

Tabelle: Typische Eigenschaften von Ionomeren:

Eigenschaft	Wert
Schmelzpunkt	80-150°C
Zugfestigkeit	20-50 MPa
Dehnung bei Bruch	200-600%
Chemische Resistenz	Ausgezeichnet

Herausforderungen und Zukunftstrends:

Trotz ihrer vielen Vorteile stehen Ionomere vor einigen Herausforderungen. Die Herstellung von Ionomeren kann komplex und kostspielig sein, insbesondere wenn spezifische Eigenschaften erforderlich sind.

Daher konzentrieren sich die Forschungsarbeiten auf neue Synthesemethoden und -wege, um die Produktion effizienter und wirtschaftlicher zu gestalten.

Die Zukunft der Ionomere sieht vielversprechend aus. Neue Anwendungsgebiete in Bereichen wie der biomedizinischen Technik und dem Energiespeicher werden erschlossen. Die Entwicklung neuer Ionomertypen mit verbesserten Eigenschaften, wie z. B. erhöhter Festigkeit oder besserer Wärmeleitfähigkeit, wird die Einsatzmöglichkeiten dieser vielseitigen Werkstoffe weiter erweitern.