Vitrimere Harz
Vitrimere sind eine neue Klasse von polymeren Werkstoffen, die sich zwischen Thermoplasten und Duroplasten einordnen lassen. Sie bestehen aus netzwerkartig verknüpften Polymeren, deren Bindungen unter Hitze dynamisch umgeordnet werden können, ohne die Netzwerkstruktur aufzulösen. Dadurch sind sie formstabil wie Duroplasten, aber reparierbar, schweißbar und recycelbar wie Thermoplaste. Die besondere Eigenschaft verdanken Vitrimere sogenannten dynamisch kovalenten Bindungen, wie Transester-, Disulfid- oder Imidvernetzungen.
Vitrimere kombinieren mechanische Stabilität wie Duroplaste mit Verformbarkeit wie Thermoplaste, was neue nachhaltige Nutzungskonzepte ermöglicht. Daher gelten sie als Schlüsselmaterial für die Kreislaufwirtschaft in der Polymertechnik.
Technische Eigenschaften
- Dichte: ca. 1,0–1,3 g/cm³
- Glastemperatur: abhängig vom Grundmaterial, meist 50–150 °C
- Schmelzpunkt: kein definierter Schmelzpunkt – viskoelastisches Verhalten bei Erhitzen
- Wärmeleitfähigkeit: ca. 0,2–0,3 W/(m·K)
- Thermische Beständigkeit: dauerhaft bis ca. 150–250 °C (je nach Matrix)
- Transparenz: je nach Grundpolymer (von transparent bis opak möglich)
- Mechanische Eigenschaften: hohe Festigkeit, dimensionsstabil, nachformbar bei Hitze
- Chemische Beständigkeit: gute Beständigkeit gegen viele Lösungsmittel und Chemikalien
Haupteinsatzgebiete
- Leichtbau & Strukturbauteile: Ersatz für Duroplaste in Luftfahrt, Automotive, Sportgeräte
- Faserverbundwerkstoffe (CFK, GFK): reparierbare und recycelbare Matrixsysteme
- Elektronik & Sensorik: formstabile, aber thermisch bearbeitbare Gehäuse oder Kontaktstrukturen
- Nachhaltige Werkstoffe: Kreislaufwirtschaft durch thermisches Reprocessing und Selbstheilung
Verarbeitungsmethoden
- Thermisches Formen (Reprocessing): Umformen möglich durch Erhitzen über Aktivierungstemperatur.
- Laminieren & Pressen: Einsetzen in Kompositwerkstoffen wie bei Epoxidharzen
- Reparieren & Verschweißen: Verbindung beschädigter Teile durch lokale Erwärmung
- Additive Fertigung: geeignet für reaktive 3D-Druckverfahren mit Härtung und Nachvernetzung
- Recycling: thermomechanisches Recyceln möglich durch Reaktivierung der dynamischen Bindungen