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TPX - Polymethylpenten

chem-Formel-TPX-1Polymethylpenten

andere Bezeichnungen: TPX®; Poly(4-methyl-1-penten); Poly-4-methylpenten-1

Kurzbezeichnung: PMP

CAS-Nr.: 25068-26-2

 

Wichtige Handelsnamen und Markeneigner

CRYSTALOR® -  Chevron Corp. 
TECAFINE® PMP -  Ensinger GmbH
TPX® - Mitsui Chemicals Inc.

 

Geschichtliches

Polymethylpenten (PMP) ist 1956 erstmalig von dem Italiener Giulio Natta (1903-1979) synthestisiert und beschrieben worden. 1967 brachte der britische Chemiekonzern Imperial Chemical Industries (ICI), der den neuen Kunststoff zur Produktionsreife entwickelt hatte, unter dem geschützten Kurznamen TPX® auf den Markt. TPX® ist inzwischen zum Synonym für den Kunststoff geworden.
Im Zusammenhang mit der Ende der 1950er Jahre begonnenen Ausrichtung von ICI auf die Pharmaentwicklung und Pharmaproduktion, zu der zwischen 1971 und 1988 auch der Betrieb eines Kernreaktors zur Radionuklidproduktion für Radiochemikalien und Radiopharmaka gehörte, übernahm der japanische Chemiekonzern Mitsui Petrochemical Industries (heute Mitsui Chemicals Inc.) 1973 sowohl die Marke TPX® als auch die Produktion des Kunststoffs.
2007 wurde der Chemiekonzern ICI aufgelöst und mit Beginn des Jahres 2008 zu Teilen von dem niederländischen Konzern AkzoNobel, einem der führenden Hersteller von Farben und Lacken und Produzenten von Spezialchemikalien mit Sitz in Amsterdam, und dem Düsseldorfer Konsumgüterproduzenten Henkel AG & Co. KGaA übernommen.

 

Allgemeine Beschreibung

TPX® (Polymethylpenten) ist der leichteste aller bisher entwickelten und technisch genutzten Kunststoffe. Er gehört zur Klasse der Polyolefine und ähnelt vor allem in seinen chemischen Eigenschaften denen des Polypropylens (PP). Er ist daher, wie PP, leicht brennbar, jedoch weitgehend chemikalienfest. Im Unterschied zu PP zeichnet sich TPX® durch hohe Lichtdurchlässigkeit aus, die vom sichtbaren Lichtteil bis in den fernen Infrarot-Bereich reicht. Bemerkenswert sind auch die Antihafteigenschaften von TPX®, die mit denen von Fluorpolymeren, wie PTFE, vergleichbar sind.   

 

Verarbeitung und Verwendung 

TPX® wird vorzugsweise durch Spritzgießen oder Blasformen, weniger durch Extrudieren, zu bruchfesten und damit handhabungssicheren Laborartikeln verarbeitet, die üblicherweise aus Glas gefertigt werden, wie Bechergläser, Erlenmeyerkolben, Maßkolben, Messzylinder, Mensuren, Schalen und Schlauchtüllen.
Deren Einsatz ist insbesondere dort geboten, wo besondere Sicherheit gefordert ist und die Reinigung und Wiederverwendung entsprechender Glasartikel unzweckmäßig oder unmöglich sind, wie in Genlaboratorien oder in nukleartechnischen Arbeitsbereichen. Der mikrowellenfeste Kunststoff ist thermisch gut belastbar, so dass daraus gefertigte Artikel durch Autoklavieren sterilisierbar sind.
Weiterhin wird TPX® als sehr leichtgewichtige Folien angeboten, die, sofern sie den amerikanischen FDA-Anforderungen sowie den entsprechenden EU-Richtlinien entsprechen, auch für Lebensmittelverpackungen infrage kommen. Schließlich findet TPX® in der Raumakustik und im gehobenen Automobil- und Maschinenbau für die Herstellung spezieller, schall- und schwingungsdämpfender Formteile einige wenig bekannte Nischenanwendungen.

 

Chemische Eigenschaften 

Das monomere Ausgangsprodukt für die industrielle Großproduktion von Polymethylpenten (TPX®) ist 4-Methyl-1-penten (Die C-Atome der Kette sind hier in der üblichen Zählweise mit den Zahlen von 1 bis 5 indiziert.):

chem-Formel-TPX-2

Es wird aus dem Propen CH2=CH-CH3 der Crackgase bei der Erdölverarbeitung durch Dimerisierung gewonnen:

chem-Formel-TPX-3

Die Polymerisation von 4-Methyl-1-penten, das unter Normaldruck bei +54 °C siedet, erfolgt mittels Ziegler-Natta-Katalysatoren bei Drucken um 10 bar:

chem-Formel-TPX-4

Die sperrige Molekülstruktur, bedingt durch die beiden endständigen, sich gegeneinander abstoßenden Methylgruppen, ist Ursache für die geringe Dichte des Polykohlenwasserstoffs.

 

Technische Daten  
allgemeine Eigenschaften  
Dichte 0,83 g / cm3
Farbe  transparent
Lichtdurchlässigkeit (sichtbarer Bereich) bis 95 % 

Brechungsindex (sichtbares Licht) 

um 1,46
   
thermische Eigenschaften  
linearer Ausdehnungskoeffizient 1,17 x 10-4 / K
Wärmeleitfähigkeit (+23 °C) 0,17 W / m · K
spezifische Wärme 2 · 103 J / kg · 
Einsatztemperaturbereich   
- dauerhaft -40 °C bis +120 °C
- kurzzeitig  bis +170 °C
Schmelzpunkt +220 °C bis +235 °C
Brennbarkeit (URL 94) HB

Sauerstoffindex (LOI) 

17 %
   
elektrische Eigenschaften  
spezifischer Widerstand > 1016 · cm
Durchschlagfestigkeit > 30 KV / mm

Dielektrizitätskonstante (1 MHz) 

2,1
   
mechanische Eigenschaften  
Zugfestigkeit 22,5 MPa
Reißdehnung  15 %
Linerare Ausdehnungskoeffizient  1,17 · 10-4 / K 
Izod-Kerbschlagfestigkeit 49 J · m-1
Wasserabsorption (+23 °C, 24 Std.) < 0,1 %
Gasdurchlässigkeit [cm3 / cm · cm2 · s · Pa]  
Kohlendioxid (+25 °C) 7 x 10-14 
Sauerstoff (+25 °C) 2 x 10-14
Stickstoff (+25 °C) 5 x 10-13
Wasserdampf (+38 °C) 7 x 10-15

Oberflächenspannung 

24 dyn / cm
   
chemische Beständigkeit  
Alkohole  beständig
Ketone, Ester bedingt beständig
Säuren  beständig
Laugen beständig
Fette und Öle bedingt beständig
Halogene  unbeständig
halogenierte Kohlenwasserstoffe unbeständig
aromatische Kohlenwasserstoffe unbeständig

UV-Strahlung 

unbeständig

 

Weiterführende Literatur

1.) G. Natta, Stereospezifische Katalysatoren und isotaktische Polymere. Angewandte Chemie 68 (12), pp 393-403 [1956]

2.) L. C. Lopez, G. L. Wilkes, P. M. Stricklen, S. A. Weiß, Synthesis, Structure, and Properties of Poly(4-Methyl-1-Pentene). Journal of Macromolecular Science, Part C: Polymer Reviews 32 (3-4), pp 301-406 [1992], ISSN 1532-1797