Bücher von Andreas Goeldel

Die Kombination bereits verfugbarer Polymere zu Polymermischungen (Blends) erlaubt durch Nutzung ohnehin vorhandener Anlagentechnik wie Extrudern oder Knetern die auerst schnelle und kostengunstige Anpassung der Werkstoffeigenschaften an das Anforderungsprofil einer geplanten Anwendung. Werden zusatzlich Nanopartikel zugesetzt, konnen Struktur-und Funktionswerkstoffe mit einzigartigen Eigenschaften hergestellt werden. Dies gilt insbesondere bei Verwendung von Carbon Nanotubes, die seit ihrer erstmaligen detaillierten Beschreibung im Jahr 1991 einen der groten Forschungshypes der modernen Werkstoffentwicklungsgeschichte ausgelost haben. Nach der Verarbeitung bestimmt die raumliche Anordnung der Nanopartikel innerhalb der eingefrorenen Blendphasen die Werkstoffeigenschaften der Blendkomposite. Die Kenntnis der wahrend des Schmelzemischens mageblichen Lokalisierungsmechanismen ist somit der Schlussel zum Verstandnis der Eigenschaften dieser Werkstoffe. Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Aufklrung des Lokalisierungsverhaltens von mehrwandigen Carbon-Nanotubes (MWCNTs) beim Schmelzemischen mit zweiphasigen Polymermischungen. Dies umfasst sowohl die Phnomenologie von Transfervorgngen zwischen den Blendphasen als auch die Ursachen des Grenzflchenbertritts. Es wird gezeigt, dass sich das Lokalisierungsverhalten von Carbon Nanotubes grundlegend von jenem anderer Nanopartikel wie z.B. Carbon Black unterscheidet. Dabei wird es von sehr starken thermodynamischen Krften bestimmt, die in der Regel die hochselektive Anordnung der Nanotubes in einer der Blendphasen bewirken. Dieses Phnomen konnte auf die Geometrie der Nanopartikel zurckgefhrt werden. Es wird zudem nachgewiesen, dass CNTs trotz der starken, in die besser benetzende Phase gerichteten thermodynamischen Triebkrfte auch hochselektiv in einer schlechter benetzenden Phase angeordnet werden knnen, wenn es gelingt, die uere Hlle der CNTs kovalent an diese anzubinden. Es wird gezeigt, dass damit eine vollstndige Invertierung des ursprnglichen Lokalisierungszustands erreicht werden kann. Die Arbeit befasst sich zudem mit den Struktureigenschaftsbeziehungen von phasenselektiv im Blend eingelagerten CNTs. Darber hinaus wird untersucht, in welchem Mae die rheologischen Eigenschaften zweiphasiger Polymerschmelzen durch die Prsenz der CNTs beeinflusst werden knnen. Die Ergebnisse werden zur Erklrung der Blendmorphologieentwicklung whrend der Extrusion genutzt. Das letzte Kapitel der Arbeit ist der Aufklrung der Wechselwirkungen zwischen CNTs und verschiedenen polymeren Matrizes gewidmet. Dabei wurde die Phasenselektivitt der CNTs in schmelzegemischten Polymerblends genutzt, um mit Hilfe eines neuartigen Verfahrens die mit gngigen Oberflchenspannungs- Messverfahren nicht zugnglichen CNT-Oberflchenspannungsparameter einzugrenzen. Mit den so abgeleiteten Parametern konnte das experimentell beobachtete Lokalisierungsverhalten fr MWCNTs des Typs Baytubes C150HP in insgesamt neun verschiedenen Blendsystemen erklrt werden.