Ermittlung der Adhäsionsfestigkeit an der Grenzschicht zwischen Teilchen und Polymermatrix

• Antragsteller: Dr. Bernd Lauke
• Fachliche Zuordnung: Polymerforschung
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5191056

Bisher angewandte Experimente zur Optimierung der Adhäsionsfestigkeit, wie z.B. die Abschältests, die Überlappungstests, u. a. weisen einerseits keinen homogenen Spannungszustand auf und sind andererseits wegen der Probengestaltung ungeeignet zur realistischen Messung der Adhäsionsfestigkeit zwischen Teilchen und Matrix, wie sie sich in realen Verbundwerkstoffen einstellt. Erfahrungsgemäß reagieren die Grenzflächen in Polymerverbunden viel empfindlicher auf Normallasten als auf Scherbelastungen. Ziel des Projektes ist die Erarbeitung von theoretischen und experimentellen Grundlagen zur Ermittlung der Adhäsionsfestigkeit an der Teilchen/Matrix Grenzfläche durch die Erzeugung einer dominaten lokalen Normalspannung (Mode I) in der Umgebung der Einlagerungen. Dies soll durch geeignete Probenkonturierung, die lokal einen entsprechenden Spannungszustand bei einfacher äußerer Zugbelastung erzeugt, erreicht werden. Die Spannungsverteilung und die Adhäsionsfestigkeit werden durch den Einbau von Zwischenschichten variiert. Mittels analytischer und numerischer Methoden (Finite Elemente) werden die Spannungsverteilungen um Einschlüsse unter Berücksichtigung der Probenkontur berechnet. Aus der Kombination von Experimente, d. h. der Bestimmung der kritischen äußeren Lasten, und Modellrechnungen, soll die Adhäsionsfestigkeit bestimmt werden. Hintergrund des Forschungsvorhabens ist die experimentelle Bestimmung der Adhäsionsfestigkeit zur Optimierung der Festigkeit und Bruchzähigkeit von teilchengefüllten Polymerverbunden und Blends.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen