TECHNISCHE INFORMATIONEN

ORMECON - ein stromleitendes Polymer - ein organisches Metall

Polymere, die den elektrischen Strom ohne Zusatz leitfähiger, anorganischer Stoffe leiten, nennt man "intrinsisch leitfähige Polymere" (ICP). Polyanilin (PAni) ist das erste Polymer dieser Art, das weltweit uneingeschränkt kommerziell verfügbar ist. PAni ist das erste dispergierbare ICP und wurde von Zipperling Kessler & Co. entwickelt. Außer in unserem Werk Ahrensburg wird es auf der Basis einer Lizenz von Zipperling in einer Pilotanlage der Allied Signal Inc. in Buffalo (N.Y., USA) kommerziell produziert. PAni wird unter dem Handelsnamen "ORMECON®" vertrieben.

Physikalische Eigenschaften elektrisch leitfähiger Polymere:

PAni ist ein organisches Metall. Zwar ist seine spezifische Leitfähigkeit und die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Temperatur halbmetallisch, dennoch sind alle übrigen Eigenschaften, z.B. die Thermokraft, als eindeutig metallisch einzustufen. Der Leitfähigkeitsmechanismus von Polyanilin ist eindeutig elektronischer Natur, wird aber durch die sehr kleine Primärpartikelgröße (ca. 10 nm) "quantenmechanisch" begrenzt, was zu einer makroskopisch beobachtbaren Reduzierung der Leitfähigkeit führt. Im Labormaßstab können unter bestimmten Bedingungen mit Polyanilin wesentlich höhere Leitfähigkeiten, z.B. 1000 S/cm, beobachtet werden, dies ist jedoch im kommerziellen Maßstab noch nicht möglich.

Die spezifische Leitfähigkeit von PAni beträgt ca. 5 S/cm. PAni-Blends können von 10-9 S/cm bis derzeit etwa 102 S/cm hergestellt werden

PAni ist in dünnen Schichten transparent (grün).

Alle intrinsisch leitfähigen Polymere sind absolut unlöslich. Sie besitzen keinen Schmelzpunkt oder sonstiges Erweichungsverhalten. Sie können deshalb nicht wie gewöhnliche thermoplastische Polymere verarbeitet werden. Zipperling Kessler & Co. hat deshalb die dispergierbare Qualität ORMECON entwickelt. Sie ist über verschiedenartige Dispersionsmethoden verarbeitbar.

Chemische Eigenschaften elektrisch leitfähiger Polymere:

Leitfähige Polymere unterscheiden sich grundsätzlich von Ruß. Neben der metallischen Eigenschaft ist Polyanilin ein redoxaktiver Stoff. Es ist im leitfähigen Zustand grün und kann unter Einfluß von verschiedenen Medien seine Farbe und damit seine Leitfähigkeit wechseln. So wird es unter reduzierenden Bedingungen gelb, unter oxidierenden sowie unter basischen blau. Diese beiden Formen sind jeweils nicht leitfähig.

Aus diesen Eigenschaften heraus ergeben sich viele neuartige Anwendungsmöglichkeiten, während diese anderseits auch als Einschränkungen zu beachten sind.

Polyanilin ist ein reaktionsfreudiges Polymer und als "Metall" gesehen edler als Eisen oder Kupfer. Es ist in der Spannungsreihe in der Nähe von Silber eingeordnet.

Polyanilin ist ein konjugiertes Polymer aus oxidativ miteinander gekuppelten Anilin-Monomeren, das mit einer organischen Säure zu einem polymeren Radikal-Kation-Salz umgesetzt wurde.

Einsatzgebiete elektrisch leitfähiger Polymere:

Es wird nicht empfohlen, Polyanilin in Aufgabenstellungen einzusetzen, in denen sich Ruß bzw. rußhaltige Compounds bereits bewährt haben. Es sollten vielmehr die erweiternden Möglichkeiten dieses Polymeren genutzt bzw. ausgebaut werden. Die wichtigsten Eigenschaften bzw. Eigenschaftskombinationen sind:

  1. reproduzierbare chemische oder elektrochemische "Schaltung" zwischen verschieden leitfähigen Zuständen des Polymeren.

  2. Transparenz in dünnen Schichten.

  3. Farbe und Farbwechsel unter chemischer oder elektrolytischer Umgebung.

  4. hohe spezifische Leitfähigkeit bei der Sättigungskonzentration, deshalb hohe Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Wellen (EMI-Abschirmung).

Aus diesen Vorteilen gegenüber Ruß haben sich folgende Anwendungen bereits in kommerzieller Nutzung, in vorkommerzieller Erprobung oder im Entwicklungsstadium herauskristallisiert:

  • Beschichtung von Folien, Halbzeugen und Spritzgußartikeln mit PAni-Dispersionslacken zur Erzeugung transparenter, permanent antistatischer Produkte.

    • die antistatische Ausrüstung ist feuchtigkeitsunabhängig und kann in weiten Bereichen eingestellt werden.

    • zum Bedrucken von Etiketten stehen Produkte zur Verfügung.

    • Systeme auf Wasserbasis sind in der Entwicklung.

  • Korrosionsschutz durch Passivierung

  • "intelligente" Fenster

  • Dispersionen von reinem Polyanilin in organischen Lösungsmitteln. Sie werden vor allem in der Forschung zur Erzeugung definierter, reiner PAni-Beschichtungen verwendet.

  • Sensoren

  • Membranen zur Gas-Trennung

  • transparente Elektroden

  • elektrochrome Anzeigen-Displays

  • Zur EMI-Abschirmung erforschen wir Möglichkeiten, die Letifähigkeit von Pani und seiner Blends drastisch zu erhöhen; im Labormaßstab sind bereits erste Erfolge zu verzeichnen, die jedoch noch nicht kommerziell getestet werden können.

Zur weiteren Information steht zu den einzelnen, angeführten, grundlegenden Eigenschaften des Polyanilins wissenschaftliche und weiterführende Literatur zur Verfügung.

Anwendungstechnische Hinweise sind in folgenden technischen Datenblättern zu finden:

ORMECON ist ein eingetragenes Warenzeichen von Zipperling Kessler & Co., Ahrensburg. CORREPAIR und CORRPASSIV sind angemeldete Warenzeichen von Zipperling.

Stand: August 1995

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