TY - BOOK

T1 - Oberflächenfunktionalisiertes Talkum zur Optimierung der Vernetzungsstruktur und der Schaummorphologie von Polyethylen

AU - Kaltenegger-Uray, Anna

N1 - gesperrt bis 27-08-2020

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Durch das Schäumen von Kunststoffen können neben Gewichts- und Kostenreduktion auch einzigartige Produkteigenschaften realisiert werden. Mit steigender Anzahl an Zellen und geringen Zellendurchmessern können Schaumstoffe zum Beispiel als Dämmmaterialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden. Für die Herstellung geschäumter Kunststoffe mittels Schaumextrusion erfolgt das Einbringen des Gases in die Polymerschmelze entweder durch chemische oder durch physikalische Treibmittel. Für die Herstellung von Produkten niedriger Dichte werden zusätzlich zu dem physikalischen Treibmittel Nukleierungsmittel zur Steigerung der Nukleierungsstellen hinzugegeben. Jedoch sinkt mit steigendem Anteil an Gashohlräumen der Anteil des Polymers, welcher für die mechanische Stabilität verantwortlich ist. Dem kann durch die Vernetzung des Polymers entgegengewirkt werden. Ziel dieser Arbeit war es die Oberfläche eines Nukleierungsmittels so zu modifizieren, dass sowohl der Schaumprozess als auch die Vernetzung von Polyethylen unterstützt werden. Der erste Teil der Arbeit bestand darin, zwei Arten von Initiatoren an die Oberfläche des Nukleierungsmittels zu binden. Diese Initiatoren spalten nicht nur Gas, welches den Schaumprozess unterstützen soll, ab, sondern bilden auch stabile Radikale für die Unterstützung der Silanvernetzung. Mit Hilfe von verschiedenen Analysemethoden konnte nachgewiesen werden, dass die Initiatoren an der Oberfläche des Nukleierungsmittels gebunden werden konnten. Ein weiteres Ziel der Arbeit bestand darin, den Einfluss des modifizierten Füllstoffes auf die Vernetzungsreaktion zu untersuchen. Dafür wurden vernetzte Proben sowohl im Labormaßstab als auch mittels Reaktiver Extrusion hergestellt. Mit beiden Verfahren konnte gezeigt werden, dass der Einsatz des modifizierten Füllstoffes zu einer höheren Vernetzungsdichte führte. Ebenfalls wurde der Einfluss der Molekülstruktur zweier Polyethylentypen auf die Vernetzung untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Type mit der höheren Anzahl an Kurzkettenverzweigungen und einer gleichmäßigen Verteilung der Comonomere zu einer höheren Vernetzungsdichte geführt hat. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde der Einfluss der modifizierten Nukleierungsmittel auf die Schaumstruktur untersucht. Ab einer bestimmten Menge konnte mit Hilfe eines dieser modifizierten Nukleierungsmittel eine Schaumstruktur mit kleinerem mittleren Zelldurchmesser und niedrigerer Dichte im Vergleich zur Verwendung des reinen Nukleierungsmittels verwirklicht werden.

AB - Durch das Schäumen von Kunststoffen können neben Gewichts- und Kostenreduktion auch einzigartige Produkteigenschaften realisiert werden. Mit steigender Anzahl an Zellen und geringen Zellendurchmessern können Schaumstoffe zum Beispiel als Dämmmaterialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden. Für die Herstellung geschäumter Kunststoffe mittels Schaumextrusion erfolgt das Einbringen des Gases in die Polymerschmelze entweder durch chemische oder durch physikalische Treibmittel. Für die Herstellung von Produkten niedriger Dichte werden zusätzlich zu dem physikalischen Treibmittel Nukleierungsmittel zur Steigerung der Nukleierungsstellen hinzugegeben. Jedoch sinkt mit steigendem Anteil an Gashohlräumen der Anteil des Polymers, welcher für die mechanische Stabilität verantwortlich ist. Dem kann durch die Vernetzung des Polymers entgegengewirkt werden. Ziel dieser Arbeit war es die Oberfläche eines Nukleierungsmittels so zu modifizieren, dass sowohl der Schaumprozess als auch die Vernetzung von Polyethylen unterstützt werden. Der erste Teil der Arbeit bestand darin, zwei Arten von Initiatoren an die Oberfläche des Nukleierungsmittels zu binden. Diese Initiatoren spalten nicht nur Gas, welches den Schaumprozess unterstützen soll, ab, sondern bilden auch stabile Radikale für die Unterstützung der Silanvernetzung. Mit Hilfe von verschiedenen Analysemethoden konnte nachgewiesen werden, dass die Initiatoren an der Oberfläche des Nukleierungsmittels gebunden werden konnten. Ein weiteres Ziel der Arbeit bestand darin, den Einfluss des modifizierten Füllstoffes auf die Vernetzungsreaktion zu untersuchen. Dafür wurden vernetzte Proben sowohl im Labormaßstab als auch mittels Reaktiver Extrusion hergestellt. Mit beiden Verfahren konnte gezeigt werden, dass der Einsatz des modifizierten Füllstoffes zu einer höheren Vernetzungsdichte führte. Ebenfalls wurde der Einfluss der Molekülstruktur zweier Polyethylentypen auf die Vernetzung untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Type mit der höheren Anzahl an Kurzkettenverzweigungen und einer gleichmäßigen Verteilung der Comonomere zu einer höheren Vernetzungsdichte geführt hat. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde der Einfluss der modifizierten Nukleierungsmittel auf die Schaumstruktur untersucht. Ab einer bestimmten Menge konnte mit Hilfe eines dieser modifizierten Nukleierungsmittel eine Schaumstruktur mit kleinerem mittleren Zelldurchmesser und niedrigerer Dichte im Vergleich zur Verwendung des reinen Nukleierungsmittels verwirklicht werden.

KW - Vernetzen von Polyethylen

KW - physikalisches Schäumen

KW - Nukleierungsmittel

KW - Modifizierung von Oberflächen

KW - Crosslinking of polyethylene

KW - physical foaming

KW - nucleating agent

KW - modification of surfaces

M3 - Dissertation

ER -