Fließverhalten nanopartikulärer Epoxidharz-Suspensionen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Carsten Schilde; Professor Dr.-Ing. Gerhard Ziegmann
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232311024

Disperse Eigenschaften wie Primärpartikel-/ Aggregatgröße und Partikelgrößenverteilung, Aggregatstruktur, Primärpartikelmorphologie und Oberflächenfunktionalisierung von Partikeln bestimmen wesentlich verarbeitungs- und anwendungstechnische Eigenschaften von endlosfaserverstärkten Nanokompositen (FVNK). Modelle zur skalenübergreifenden Beschreibung dieses Zusammenhangs existieren aber nur in Ansätzen. Die grundlegende Frage ist zu beantworten, wie sich die dispersen Eigenschaften auf die Strukturbildung entlang der Prozesskette und der gewünschten verarbeitungs- und anwendungstechnischen Eigenschaften auswirken. In der ersten Förderperiode ist es bereits gelungen, den Einfluss einiger Faktoren experimentell zu charakterisieren und die Grundlagen zur simulativen Abbildung der vermuteten Wirkprinzipien in einer gekoppelten CFD-DEM-Simulation zu schaffen. In der zweiten Förderperiode sollen diese Ergebnisse aufgegriffen und weiterentwickelt werden mit dem Ziel, die Einflussfaktoren in einem prädiktiven, analytischen Modell zur Beschreibung des rheologischen Verhaltens zu berücksichtigen. Bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen kommt dem Einfluss der Reaktionskinetik neben den Eigenschaften von Partikeln (Partikelgehalt, -größe, -größenverteilungsbreite, -form und Oberflächenmodifizierung) eine zentrale Rolle zu. Die Reaktionskinetik wird ihrerseits von einer Reihe von Eigenschaften beeinflusst, die durch vertiefte experimentelle Charakterisierung modellhaft abgebildet werden soll. Gleichzeitig soll das für ein vertieftes Verständnis des Dispergierprozesses notwendige mechanistische Beanspruchungsmodell für die Dispergierung in laminarer Scherströmung weiter auf seine Gültigkeit hin überprüft werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2021: Wirkprinzipien nanoskaliger Matrixadditive für den Faserverbundleichtbau
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Arno Kwade