Polyacrylnitril

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Strukturformel
Struktureinheit des Polyacrylnitrils
Allgemeines
Name Polyacrylnitril
Andere Namen
  • PAN
CAS-Nummer 26658-88-8
Monomer Acrylnitril
Summenformel der Wiederholeinheit C3H3N
Molare Masse der Wiederholeinheit 53,06 g·mol−1
Eigenschaften
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,18 g·cm−3 bei 20 °C

Schmelzpunkt

300 °C[1]

Glastemperatur

105 °C[1]

Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser, löslich in DMSO, DMF, DMAC

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze H: siehe oben
P: siehe oben
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Polyacrylnitril (Kurzzeichen PAN) ist das Polymer von Acrylnitril.[3]

Aufbau und Eigenschaften[Bearbeiten]

Das Polymer ist als Reinstoff hart, steif, chemikalien- und lösungsmittelresistent und hat einen Schmelzpunkt oberhalb der Zersetzungstemperatur. Es wird meist mittels radikalischer Polymerisation hergestellt.

Historie[Bearbeiten]

Polyacrylnitril (PAN) wurde 1930 von Hans Fikentscher und Claus Heuck im Werk Ludwigshafen der damaligen IG Farben erstmals synthetisiert.[4] Da PAN unschmelzbar und in den damals gängigen Lösemitteln unlöslich ist wurde der Stoff – ähnlich wie die Polymerisate des Tetrafluorethylens bei der IG Farben in Höchst[5] – als Werkstoff allerdings nicht weiter untersucht. Der im Werk Bitterfeld der IG Farben tätige Chemiker Herbert Rein (1899–1955) erhielt 1931 bei einem Besuch in Ludwigshafen eine Probe des Materials[6] und fand 1934 mit Pyridiniumbenzylchlorid – einer ionischen Flüssigkeit – das erste gute Lösemittel für PAN.[7] 1942 entdeckte Rein, dass PAN auch gut in Dimethylformamid löslich ist und entwickelte darauf aufbauend einen technischen Verarbeitungsprozeß zum Spinnen von PAN-Fasern.[8] Nach dem Krieg wurde die großtechnische Produktion von PAN als „Orlon“, zunächst bei DuPont in den USA aufgenommen.

Verwendung[Bearbeiten]

Die hauptsächliche Verwendung besteht in Copolymer-Fasern („Polyacryl“) für Textilien, die üblicherweise aus Polyacrylnitril (Anteil >85 %) und Polymethylmethacrylat bestehen. Diese Produkte wurden und werden unter den Marken beispielsweise

Die Fasern sind zumeist texturiert und weisen somit eine hohe Bauschigkeit auf, wodurch die Textilien einen wollartigen Charakter aufweisen und warm, weich und knitterarm sind. Deshalb wird Polyacryl bei Pullovern, Pelzimitationen und Decken eingesetzt, wobei es oft mit Baumwolle oder Wolle gemischt, aber auch allein verarbeitet wird.

Darüber hinaus wird PAN in weiteren Copolymeren verwendet, z. B. zusammen mit Polyvinylchlorid (PVC) für schwerentflammbare Fasern (z.B. für Monofil-Kunsthaar, als Kanekalon vertrieben) oder zusammen mit 1,3-Butadien und Styrol als Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (ABS).

Eine weitere Verwendung findet es für zugfeste, dehnungsarme Kunststoffseile. PAN wird als Stützschicht in der Membrantechnik verwendet.

PAN ist auch der wichtigste Grundstoff für die Herstellung von Kohlenstofffasern.[1]

Umwandlung von PAN-Fasern in Kohlenstofffasern

Dünne Fasern aus modifizierten PAN (Veresterung und weitere Oxidation zu Säureendung ..PAN-COOH) können durch abwechselnde Spülung mit Natronlauge und Salzsäure zu muskelähnlichen Kontraktionen angeregt werden. Die entwickelte Kraft hängt vom Grad der Polymerisation, der Konzentration der Spülflüssigkeiten und der mechanischen Dichte des Faserfilzes ab.

Ein Nachteil des Kunststoffs ist das Entstehen von Blausäure bei Schwelbränden oder bei starker Hitze.

Nutzung der Textilfaser[Bearbeiten]

Neben einigen Vorteilen wie gute Färbbarkeit erfordern die Textilprodukte jedoch die Einhaltung einiger Pflegehinweise. Die Faser ist hitzeempfindlich und darf nur bei maximal 40 °C gewaschen und nicht heiß gebügelt werden (nur Stufe 1). Das Behandeln im Wäschetrockner ist besser zu vermeiden. Eine Chlorbleiche ist nicht möglich. Zur Färbung werden basische, kationaktive Farbstoffe wie Astrazonfarbstoffe eingesetzt.

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c  V.A Bhanu, P. Rangarajan, K. Wiles, M. Bortner, M. Sankarpandian, D. Godshall, T.E Glass, A.K Banthia, J. Yang, G. Wilkes: Synthesis and characterization of acrylonitrile methyl acrylate statistical copolymers as melt processable carbon fiber precursors. In: Polymer. 43, Nr. 18, August 2002, S. 4841–4850, doi:10.1016/S0032-3861(02)00330-0 (PDF).
  2. Diese Substanz wurde in Bezug auf ihre Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  3. Polyacrylnitril. www.chemie.fu-berlin.de. Abgerufen am 12. Dezember 2009.
  4. Patent DE654989: Verfahren zur Herstellung von Polymerisationprodukten. Angemeldet am 18. Februar 1930, veröffentlicht am 16. Dezember 1937, Erfinder: H. Fikentscher, C. Heuck.
  5.  Walter Wetzel: Entdeckungsgeschichte der Polyfluorethylene. In: NTM International Journal of History and Ethics of Natural Sciences, Technology and Medicine. 13, Nr. 2, Mai 2005, S. 79, doi:10.1007/s00048-005-0210-x.
  6.  Das Salz der Mode. In: Der Spiegel. Nr. 20, 1955, S. 16–18 (online).
  7. Patent DE631756: Verfahren zur Lösung von polymerem Acrylsäurenitril. Angemeldet am 8. August 1934, veröffentlicht am 4. Juni 1936, Erfinder: H. Rein.
  8. Patent DE763277: Verfahren zur Herstellung von Faeden aus Filmen von Kunststoffen. Angemeldet am 10. Juni 1942, veröffentlicht am 28. Dezember 1944, Erfinder: H. Rein.
  9. Dralon in der Registerauskunft des Deutschen Patent- und Markenamtes (DPMA)
  10. Dolan in der Registerauskunft des Deutschen Patent- und Markenamtes (DPMA)
  11. Orlon in der Registerauskunft des Deutschen Patent- und Markenamtes (DPMA)
  12. Crylor in der Registerauskunft des Deutschen Patent- und Markenamtes (DPMA)