Morphologiesteuerung im heterogenen Polymermischungssystem Polyamid 6 / Acrylnitril-Butadien-Styrol Copolymere
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wurden wichtige thermodynamische Daten gewonnen, die eine Abschätzung des Mischbarkeitsvertialtens der untersuchten Polymermischungen erlauben. Dies betrifft hauptsächlich das System PA6 / SAN und PBT / SAN. Ausgangspunkt sind PVT Messungen und die Bestimmung der Reduktionsparameter verschiedener Zustandsgleichungen. Die Mischungen mit SAN wurden ausgewählt, da das SAN de facto die Polymermatrix des ABS darstellL Eine direkte Messung der Grenzflächenspannung zwischen PA6 und SAN in der Schmelze war nicht möglich, da das PA6 keinen stabilen Tropfen formt. Um die Leistungsfähigkeit der Methode des hängenden Tropfens zu demonstrieren, wurden die Grenzflächenspannungen des Systems PBT / SAN als Funktion der Copolymerzusammensetzung bestimmt. Die Grenzflächenspannung hat ein Minimum im Bereich von 25 wt% AN in SAN. Die Grenzflächenspannung des System PA6 / SAN kann aus Messungen des liegenden Tropfens verschiedener Lösungsmittel auf Festkörpem aus PA6 und SAN abgeschätzt werden. Auch hierbei ergibt sich ein Minimum der Grenzflächenspannung für eine ähnliche Copolymerzusammensetzung wie für das System PBT / SAN. Für die Kompatibilisierung des Systems PA6 / SAN wurden Terpolymere aus Styrol, Acrylnitril und Maleinsäureanhydrid (SANMA) synthetisiert. Durch die chemische Reaktion von Maleinsäureanhydrid mit Aminoendgruppen des PA6 an der Grenzfläche kommt es zu einer Erhöhung der Adhäsion. Dieses wurde experimentell durch den so genannten Keiltest bestätigt Der optimale Maleinsäureanhydridgehalt der SANMA Copolymere liegt zwischen 2 und 5 wt% MA. Diese Daten führten zu einer optimalen Mischungszusammensetzung (PA6/ABS/SANMA) für die Herstellung einer stabilen cocontinuierlichen Phasenmorphotogie durch den Extrusionsprozess. Dies konnte durch Probennahme direkt im Extruder analysiert werden. Die entsprechenden TEM-Aufnahmen zeigen die gewünschte Morphologie und somit wurde das Hauptziel des Projektes erreicht. XPS-Aufhahmen zeigten eine Anreicherung von MA an der Oberfläche. Aufgrund thermodynamischer Daten können Aussagen zur Mischbarkeit von Polymeren getroffen werden. Aufgrund der vorliegenden Messungen können die entscheidenden thermodynamischen Größen wie z.B. ϫ-Parameter und die Gibbs-freien Mischungsenthalpien abgeschätzt werden. Es stellte sich heraus, dass die Copolymerzusammensetzungen des SAN und des SANMA einen ganz wesentlichen Einfluss auf die entsprechenden Produkteigenschaften ausüben. Erste Arbeiten zeigen, dass es möglich ist, thermodynamische Gleichgewichtsparameter und Nichtgleichgewichtseinflüsse auf die Morphologiebildung wie sie z.B. im Extruder auftreten, zu korrelieren. Für das System ABS/PA-6 ist der Einsatz eines Kompatibilisators mit Maleinsäureanhydrid (SANMA) von entscheidender Bedeutung. Hier gibt es noch ein erhebliches Forschungspotenzial. Besonderes Anwendungspotenzial wird für das Mischungssystem SAN (ABS)/PBT gesehen. Diese neuen Materialien sollten besonders im Automobilbau eingesetzt werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Styrenics/Polyamide-Blends - Reactive blending and properties". Macromol. Symp. 2006,233,1-10
M. Weber, W. Heckmann, A. Goeldel
- "Melt Properties of Poly(styrene-co-acrylnitrile) and Poly(butylene terephthalate) and their Interfacial Tension". Macromol. Chem. Phys. 2009.210- 60-68
M.A. Sawpan, Z. Funke, M. Weber, H.-W. Kammer, J. Kressler
