Untersuchung der ruhenden und fließinduzierten Kristallisation von Modell-Polyolefinen mit kombinierten Methoden aus Rheologie, NMR-Relaxometrie und Röntgenstreuung

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Mecking; Professor Dr. Manfred Wilhelm
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Experimentelle und Theoretische Polymerphysik ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413617631

Im beantragten Projekt soll systematisch die ruhende und fließinduzierte Kristallisation von wohldefinierten Modell-Polymeren in Hinblick auf molekulare Dynamik, strukturelle Entwicklung auf der Nanometer-Skala und das Fließverhalten untersucht werden. Für die Analyse von Zusammenhängen und Wirkbeziehungen werden kombinierte rheologische Methoden mit in-situ Charakterisierung von molekularer Dynamik (RheoNMR) und Struktur (RheoSAXS/WAXS) eingesetzt. Die in den Vorarbeiten mit kommerziellen Proben gewonnenen Erkenntnisse waren limitiert durch die verhältnismäßig breiten Molekulargewichtsverteilungen, insbesondere im Falle von Polyethylen (hohe Polydispersität). Es sollen daher im zur Förderung beantragten Projekt Modell-Polyolefine mit Hilfe katalytischer Polymerisationsmethoden synthetisiert und Korrelationen von Materialeigenschaften mit molekularen Parametern beim Aushärtevorgang der ruhenden Polymerkristallisation und der Strukturbildung in fließinduzierten Kristallisationen offengelegt werden. Die Ziele sind auf das Erreichen eines grundlegenden Verständnisses der Bedeutung von internen (Molekulargewichtsverteilung, Stereoregularität) und externen Einflussgrößen (Temperatur, Scherbeanspruchung) bei der Polymerkristallisation ausgerichtet. Durch kombinierte rheologische Methoden soll zum einen das Kristallisationsverhalten auf makroskopischer Ebene mit der molekulardynamischen Veränderung auf lokaler Ebene für die verschiedenen Systeme korreliert werden. Zum anderen sollen die kritischen Scherbeanspruchungs-Parameter: Scherrate, Scherdauer und absolute Scherdeformation für das Erzielen von fließinduzierten Strukturen in den jeweiligen Modellsystemen identifiziert und mit der molekularen Struktur in Verbindung gebracht werden. Durch Vergleich mit polymerphysikalischen Modellen für die Dynamik von Polymeren sollen tiefergehende Erkenntnisse über den Mechanismus der fließinduzierten Kristallisation gewonnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Nico Dingenouts