TY - BOOK

T1 - Morphologie von Polymerwerkstoffen - Analyse von Polyethylenlaufflächen und duromeren Bandbeschichtungen

AU - Fischer, Jörg

N1 - nicht gesperrt

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Da die Eigenschaften von Polymerwerkstoffen durch die Morphologie mitbestimmt werden, ist die morphologische Analyse von zentraler Bedeutung für die Etablierung von Struktur/Eigenschafts-Beziehungen. Für aussagekräftige morphologische Analysen wurden Methodenkombinationen entwickelt, wobei insbesondere die Raman-Spektroskopie und -Mikroskopie zunehmende Bedeutung für Polymerwerkstoffe erlangt. Die Hauptzielsetzung der vorliegenden Dissertation lag daher in der systematischen Auslotung der Fernfeld-Raman-Mikroskopie zur Morphologieaufklärung heterogener Polymerwerkstoffe. Dabei wurde einerseits der Schwerpunkt auf Skilaufflächen aus Polyethylencompounds und andererseits auf duromere, wachsgefüllte Bandbeschichtungen gelegt. Für die morphologische Analyse wurden Mess- und Auswertemethoden zur Bestimmung der Phasenanteile in teilkristallinen Polyethylenen sowie der Additiv- und Pigmentverteilung in Bandbeschichtungen implementiert und angewendet. Bei den Skilaufflächen lag besonderes Augenmerk bei Messverfahren für ungefüllte und gefüllte Polyethylencompounds mit unterschiedlicher Molmasse, wobei die Raman-mikroskopische Methode durch vergleichende thermoanalytische Untersuchungen abgesichert wurde. Für unterschiedlich pigmentierte, wachsgefüllte Bandbeschichtungen wurden zusätzlich licht- und rasterkraftmikroskopische Methoden implementiert und angewendet, um die heterogene Morphologie in einem weiten Größenordnungsbereich qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Für die untersuchten Polyethylencompounds für Skilaufflächen wurde eine signifikante prozessbedingte Abhängigkeit der teilkristallinen Morphologie insbesondere für ultrahochmolekulare Typen unabhängig vom Russfüllstoff nachgewiesen. Entlang der Prozesskette vom Polymerisat zum strukturierten Skibelag kam es zur Abnahme der kristallinen Anteile einhergehend mit einer Zunahme der amorphen Phase und der Zwischenphase. Nach der Strukturierung der Lauffläche waren signifikante morphologische Unterschiede an der Oberfläche und im Volumen feststellbar. Die untersuchten Bandbeschichtungen zeigten kugelförmige Wachsdomänen mit Ausdehnungen im Nano- und Mikrometerbereich. In Wachsdomänen mit einem Durchmesser größer 2 mikrometer waren Spuren des Bindemittels und des Pigments feststellbar. Die heterogene Morphologie der Wachsausprägung war einerseits abhängig von der Formulierung (Pigmentierung und Wachsgehalt). Andererseits wurde ein signifikanter Einfluss der Aushärtebedingungen nachgewiesen.

AB - Da die Eigenschaften von Polymerwerkstoffen durch die Morphologie mitbestimmt werden, ist die morphologische Analyse von zentraler Bedeutung für die Etablierung von Struktur/Eigenschafts-Beziehungen. Für aussagekräftige morphologische Analysen wurden Methodenkombinationen entwickelt, wobei insbesondere die Raman-Spektroskopie und -Mikroskopie zunehmende Bedeutung für Polymerwerkstoffe erlangt. Die Hauptzielsetzung der vorliegenden Dissertation lag daher in der systematischen Auslotung der Fernfeld-Raman-Mikroskopie zur Morphologieaufklärung heterogener Polymerwerkstoffe. Dabei wurde einerseits der Schwerpunkt auf Skilaufflächen aus Polyethylencompounds und andererseits auf duromere, wachsgefüllte Bandbeschichtungen gelegt. Für die morphologische Analyse wurden Mess- und Auswertemethoden zur Bestimmung der Phasenanteile in teilkristallinen Polyethylenen sowie der Additiv- und Pigmentverteilung in Bandbeschichtungen implementiert und angewendet. Bei den Skilaufflächen lag besonderes Augenmerk bei Messverfahren für ungefüllte und gefüllte Polyethylencompounds mit unterschiedlicher Molmasse, wobei die Raman-mikroskopische Methode durch vergleichende thermoanalytische Untersuchungen abgesichert wurde. Für unterschiedlich pigmentierte, wachsgefüllte Bandbeschichtungen wurden zusätzlich licht- und rasterkraftmikroskopische Methoden implementiert und angewendet, um die heterogene Morphologie in einem weiten Größenordnungsbereich qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Für die untersuchten Polyethylencompounds für Skilaufflächen wurde eine signifikante prozessbedingte Abhängigkeit der teilkristallinen Morphologie insbesondere für ultrahochmolekulare Typen unabhängig vom Russfüllstoff nachgewiesen. Entlang der Prozesskette vom Polymerisat zum strukturierten Skibelag kam es zur Abnahme der kristallinen Anteile einhergehend mit einer Zunahme der amorphen Phase und der Zwischenphase. Nach der Strukturierung der Lauffläche waren signifikante morphologische Unterschiede an der Oberfläche und im Volumen feststellbar. Die untersuchten Bandbeschichtungen zeigten kugelförmige Wachsdomänen mit Ausdehnungen im Nano- und Mikrometerbereich. In Wachsdomänen mit einem Durchmesser größer 2 mikrometer waren Spuren des Bindemittels und des Pigments feststellbar. Die heterogene Morphologie der Wachsausprägung war einerseits abhängig von der Formulierung (Pigmentierung und Wachsgehalt). Andererseits wurde ein signifikanter Einfluss der Aushärtebedingungen nachgewiesen.

KW - morphology

KW - Raman spectroscopy

KW - microscopy

KW - polyethylene

KW - polyester

KW - wax

KW - ski

KW - coil coating

KW - Morphologie

KW - Raman Spektroskopie

KW - Mikroskopie

KW - Polyethylen

KW - Polyester

KW - Wachs

KW - Ski

KW - Bandbeschichtung

M3 - Dissertation

ER -