Spannungsrelaxationsverhalten Nanopartikel gefüllter thermoplastischer Elastomere (TPE-V) mit phasenspezifiischer Füllstoffverteilung

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Hans-Joachim Radusch
• Subject Area: Polymer Materials
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 40546794

Im ersten Förderzeitraum des Forschungsprojekts wurde ein Auswerteverfahren weiterentwickelt, welches das zeitabhängige Deformationsverhalten von rußgefüllten konventionellen und thermoplastischen Vulkanisaten (TPV) unter Einfluss von Rußdispersion und -verteilung beschreiben kann. Das Auswerteverfahren basiert auf dem Zweikomponentenmodell unter Annahme eines thermisch aktivierbaren (relaxierenden) und athermischen (nicht-relaxierenden) Spannungsanteils _s bzw. s¥ sowie der Betrachtung der Blendstruktur als überlagerte Netzwerke. Durch systematische Variation der stofflichen Parameter und Messbedingungen konnte die Zuordnung der Spannungsanteile zu den Struktureinheiten bzw. Netzwerken vorgenommen werden. Entscheidend für die erfolgreiche Bearbeitung des Vorhabens waren umfangreiche Kenntnisse über die Entwicklung der Blendmorphologie von gefüllten Kautschukcompounds und –blends im Mischprozess. Die Benetzungs-, Infiltrations-, Dispersions- und Distributionsvorgänge des Rußes konnten dabei mittels der neu- bzw. weiterentwickelten Methoden zur Erfassung des online gemessenen elektrischen Leitwerts und zur Analyse des Polymer-Füllstoff-Gels mittels thermogravimetrischer Analyse charakterisiert werden. Das Ziel der im Fortsetzungsantrag beschriebenen Arbeiten besteht in der Übertragung des vorgeschlagenen Auswerteverfahrens zur Beschreibung des zeitabhängigen Deformationsverhaltens (Spannungsrelaxationsverhaltens) von rußgefüllten TPV auf Organoclay (Schichtsilikat) gefüllte TPV. Gegenüber Ruß ist Organoclay dadurch gekennzeichnet, dass die Bildungsprozesse der Rubber-Layer und des Claynetzwerks aufgrund der zu realisierenden Interkalierungs-/Exfolierungsprozesse in veränderter Weise stattfinden. Mit Hilfe der im ersten Förderabschnitt entwickelten und verwendeten Methoden sollen der Zustand der Interkalierung/Exfolierung und die Bildung der Rubber-Layer in Organoclay gefüllten TPV quantifiziert werden. Durch die Beschreibung des zeitabhängigen Deformationsverhaltens Nanoclay gefüllter TPV soll die gezielte Beeinflussung der Morphologie über die Steuerung der Mischbedingungen und Mischungsrezepturen zwecks definierter Einstellung der viskoelastischen Eigenschaften der Nanokomposite möglich werden.

• DFG Programme: Research Grants