Neue Materialien auf der Basis von Polybuten-1:Einfluss geringer Anteile von Propylen auf Kristallisation, Polymorphie und Eigenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Forschungsvorhaben hat gezeigt, dass Ethylen-Comonomere im Gegensatz zu Propylen-Comonomeren im Buten-1-Makromolekül weitestgehend von der Kristallisation ausgeschlossen werden. Dies hat Konsequenzen dahingehend, dass durch den Prozess des Filterns ethylenfreier Buten-1-Sequenzen an der Kristallisationsfront die Formation der Form-II-Mesophase verlangsamt wird und es dadurch sowohl zu einer deutlichen Erniedrigung der Kristallisationstemperatur während der Abkühlung, der Halbwertszeit der isothermen Formation der Mesophase, aber auch des für mögliche Anwendungen wichtigen Kristallinitätsgrades kommt. In Buten-1/Propylen-Copolymeren dagegen sind wegen des nachgewiesenen Einbaus der Propyleneinheiten in die Form-II-Mesophase des iPB-1 die Änderungen der Kinetik der Form-II- Mesophase und des Kristallinitätsgrades deutlich geringer. Bezüglich der Kinetik der Umwandlung der Form-II-Mesophase in Form-I-Kristalle konnte festgestellt werden, dass es in beiden Fällen, Ethylenund Propylen-Comonomeren, zu einer deutlichen Beschleunigung entsprechend deren Konzentration im Buten-1-Makromolekül kommt. Bei Comonomerkonzentrationen größer etwa 10 mol% ist nach Abkühlung der Schmelze der Phasenübergang bereits abgeschlossen, so dass die eingestellte teilkristalline Struktur metastabil ist. Die Erniedrigung der Kristallinität infolge der Copolymerisation führt zu einer Verringerung der Steifigkeit, Festigkeit und Härte sowie Erhöhung der Duktilität. Diese Eigenschaftsänderungen sind jedoch bei vergleichbarem Comonomergehalt in Buten-1/Propylen-Copolymeren deutlich geringer als in Buten-1/Ethylen-Copolymeren. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens haben gezeigt, dass es durch gezielte Variation des Typs und der Konzentration von Comonomeren in isotaktischem Polybuten-1-Makromolekül sowie der Schmelzeabkühlbedingungen möglich ist, sowohl die Struktur und Endeigenschaften als auch die Kinetik zur Erzeugung eines zeitlich stabilen Zustandes definiert einzustellen. Damit kann das ingenieurtechnische Potential dieses für viele Anwendungen wichtigen Materials erweitert werden, wobei inbesondere Einsatzmöglichkeiten für Buten-1/Propylen-Copolymere auf dem Sektor der Entwicklung von polypropylenbasierten Blends mit einstellbarer Affinität der Blendkomponenten gesehen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Transition from two-stage to direct melt-crystallization in isotactic random butene-1/propylene copolymers. Polymer 54, 2528–2534 (2013)
Androsch, R.; Hohlfeld, R.; Frank, W.; Nase, M.; Cavallo, D.
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Comparative study of the kinetics of non-isothermal melt solidification of random copolymers of butene-1 with either ethylene or propylene. Colloid Polym Sci 292, 1639–1647 (2014)
Stolte, I.; Androsch R.
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Form I‘ crystal formation in random butene-1/propylene copolymers as revealed by real-time X-ray scattering using synchrotron radiation and fast scanning chip calorimetry. Eur Polym J 60, 22-32 (2014)
Stolte, I.;Cavallo, D.; Alfonso, G.C.; Portale, G.; van Drongelen, M.; Androsch, R.
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Influence of the Form II / Form I crystal polymorphism of random copolymers of butene-1 with ethylene or propylene on the peel behavior of peel films Polym Eng Sci
Nase, M.; Androsch, R.; Henning, S.; Grellmann, W.
