Entwicklung und Optimierung von kristallisationsinhibierten Polymer-Netzwerken für die dehnungsinduzierte Schaltung von entropie- zu energieelastischem Verhalten

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Tiller
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535472234

Ziel des aktuellen Forschungsprojekts ist die Erarbeitung eines neuartigen Konzepts zur Synthese von Polymernetzwerken, die bis zu einer bestimmten Grenztemperatur oberhalb Raumtemperatur amorph bleiben, unterhalb dieser Temperatur ausschließlich dehnungs-induziert kristallisieren und somit über eine enorme Schock- und Energieabsorptionsfähigkeit verfügen. Hierzu wurden Blends aus einem amorphen und einem kristallisationsfähigen Polymer mit signifikanter Teilmischbarkeit covernetzt. Die prinzipielle Eignung dieses Konzepts zur Realisierung von Polymeren mit Schock- und Energieabsorptionsfähigkeit konnte bereits im Rahmen des Projekts anhand von PVDF/PEtOx- als auch PVDF/PVAc-Netzwerken bewiesen werden. Bei der thermomechanischen Charakterisierung und ersten Fallversuchen wurde erkannt, dass eine geringfügige Kristallisation der Conetzwerke nicht zwingend zum Verlust der Schock- und Energieabsorptionsfähigkeit führt und weitere thermische Kristallisation sich unter bestimmten Bedingungen selbst-inhibiert. Dieser Selbst-Inhibierungs-Effekt beruht vermutlich darauf, dass die amorphe Phase unter bestimmten Bedingungen nicht in der Lage ist die kristallisationsbedingte lokale PVDF-Verarmung um die Kristalle herum auszugleichen und es dadurch zur Ausbildung einer Tg-Barriere kommt, die im Idealfall in der Lage ist unkontrollierte thermische Kristallisation bei Temperaturen bis zur Höhe dieser Barriere zu inhibieren. Im Rahmen der einjährigen Projektverlängerung sollen die Einflussgrößen auf die beobachtete Selbst-Inhibierung der thermischen Kristallisation von PVDF in PVDF/PVAc Netzwerken identifiziert werden, um diese zur Maßschneiderung der Morphologie und damit der Tg-Barriere auszunutzen. Ziel ist es durch gezieltes Animpfen von wenigen Kristallen jegliche weitere thermische Kristallisation bis zu einer Grenztemperatur oberhalb Raum-, bzw. Anwendungstemperatur des schock- und energieabsorbierenden PVDF/PVAc-Conetzwerks zu inhibieren, so dass auch nach längerer Lagerung bei Temperaturen unterhalb dieser Grenztemperatur die Schock- und Energieabsorptionsfähigkeit nicht verloren gehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Frank Katzenberg