Formgedächtnis von Olefin-Copolymeren und heterogenen Blend-Systemen
Das Projekt befasst sich mit der Erarbeitung der strukturellen Grundlagen für die Ausprägung des Formgedächtnisses in vernetzten Polymeren und der Beschreibung der Grundmechanismen des Formgedächtnisses für Polymerwerkstoffe mit multiplem Formgedächtniseffekt. Durch die Schaffung eines stabilen kovalenten bzw. Entanglement-Netzwerkes in der amorphen Matrix teilkristalliner Polymere mit mehreren kristallinen Phasen bzw. Kristallpopulationen mit unterschiedlicher Schmelztemperatur wird der Formgedächtniseffekt in Abhängigkeit von der Temperatur multipel. Als Modellpolymere werden vernetzte metallocen-katalysierte Ethylen-1-Alken-Copolymere mit unterschiedlichen Strukturparametern und dementsprechend unterschiedlichen Kristallinitätsgraden, Schmelz- und Kristallisationstemperaturen der kristallinen Phase, die sich durch den Alkengehalt und die thermische Vorgeschichte gut steuern lassen, sowie vernetzte binäre und ternäre Blends auf deren Basis – vor allem mit anderen Polyolefinen – verwendet. Im Rahmen des Projektes soll auch der Einfluss der Programmierungs- bzw. Kristallisationsbedingungen und vornehmlich solcher Netzwerkparameter wie Vernetzungsdichte auf das Formgedächtnisverhalten von Ethylencopolymeren und deren Blends mit anderen Polyolefinen z.B. HDPE und iPP untersucht werden. Die Ergebnisse des Projektes sollen dazu beitragen, zum einen die Wechselbeziehungen zwischen den im Hintergrund des Formgedächtnisses liegenden Kristallisations- und Relaxationsvorgängen und den Parametern des Formgedächtnisverhaltens für Prozessoptimierung systematisch zu untersuchen und zum anderen innovative Formgedächtnispolymere zu entwickeln und diese geeigneten Anwendungen zuzuführen.
Temperaturabhängigkeiten der Formgedächtnis-Erholungsdehnung epsilon rec (a) und -Erholungsrate d epsilon rec/dt (b) veranschaulichen den Einfluss der Programmierungsparameter auf das Formgedächtnisverhalten vom Polyethylen hoher Dichte (HDPE) sowie einem binären und einem tertiären Blend auf Basis von HDPE und den Ethylen-1-Octen-Copolymeren mit Verzweigungsgrad ca. 30 bzw. 60 CH3/1000C (EOC30 bzw. EOC60), die mit einem flüssigen Peroxid vernetzt wurden. Ähnlich wie vernetzte HDPE und EOC die Blends auf deren Basis zeigen epsilon rec(T)– bzw. d epsilon rec(T)/dt–Kurven nur eine Stufe bzw. einen Peak, d.h. eine Antworttemperatur T res , wenn die Probe nur bei einer Temperatur (z.B. T pr=140°C und epsilon pr= 100 % für HDPE und 50HDPE/50EOC30-Blend) programmiert wurde. Im Gegensatz dazu bei binärem 50HDPE/50EOC30- und ternärem 33HDPE/33EOC30/34EOC60-Blend treten jeweils zwei oder drei Stufen bzw. Peaks in epsilon rec (T)– bzw. d epsilon rec (T)/dt–Diagrammen auf, falls die Proben bei zwei oder dementsprechend drei Temperaturen programmiert wurden (ggf. T pr1 = 140 °C, epsilon pr1 = 44 %, T pr2 = 90 °C, epsilon pr2 = 56 % und T pr1 = 130 °C, epsilon pr1 = 30 %, T pr2 = 85°C, epsilon pr2 = 33 %, T pr3 = 50 °C, epsilon pr3 = 37 %)
Zum Thema veröffentlichte Zeitschriftenartikel:
Hai Hong Le, Osayuki Osazuwa, Igor Kolesov, Sybill Ilisch, Hans-Joachim Radusch: Influence of carbon black properties on the Joule heating stimulated shape-memory behavior of filled ethylene-1-octene copolymer, Polymer Engineering & Science, 51 (3) (2011) 500–508
H.H. Le, I. Kolesov, Z. Ali, M. Uthardt, O. Osazuwa, S. Ilisch, H.-J. Radusch
Effect of filler dispersion degree on the Joule heating stimulated recovery behavior of nanocomposites
Journal Material Science (2010) DOI 10.1007/s10853-010-4664-7 (http://www.springerlink.com/content/m236m73656v73735/fulltext.pdf
I.S. Kolesov, H.-J. Radusch: Multiple shape-memory behavior and thermal-mechanical properties of peroxide cross-linked blends of linear and short-chain branched polyethylenes,
eXPRESS Polymer Letters 2 (2008) 461–473
(Available online at www.expresspolymlett.com)