Dynamisch Mechanischer Analysator DMA
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Industrieelle Klarlacke z.B. für die Automobilindustrie auf Polyurethanbasis müssen so eingestellt sein, dass sich die Härtungsbedingungen auf die Eigenschaften des Endproduktes nicht auswirken. Die Dielektrische Analyse ist in der Lage Härtungsreaktionen unter Produktionsbedingungen zu verfolgen. Im Rahmen einer Bachelorarbeit und einer studentischen Forschungsarbeit wurden Klarlacke in ihrem Härtungsverlauf dielektrisch unter verschiedenen physikalischen Bedingungen verfolgt. Aus diesen Ergebnissen ließen sich Rückschlüsse von Verarbeitungsbedingungen auf den Härtungsgrad ziehen. In Anlehnung an die Untersuchungen der Industrielacke wurde ein Modellsystem Isocyanat und Diol, bestehend aus definierten Ausgangskomponenten ohne Lösungsmittel bezüglich des Härtungsverhaltens (Bachelorarbeit) untersucht, um den Einfluss von Additiven und Lösungsmitteln auszuschließen. Wichtige strukturelle Eigenschaften dieser Stoffgruppe ließen sich so besser erklären. Neben der Untersuchung von Polyurethanen während der Polymerisation konnten die mechanischen Eigenschaften dieser Systeme mit Hilfe der Dynamisch Mechanischen Analyse beschrieben werden. Aus den oben beschriebenen Mischungen von Industrie und Modelllacken wurden Folien definierter Dicke hergestellt, welche sich im Zugversuch der DMA bezüglich Speicher- und Verlustmodul beschreiben ließen. Eine Masterarbeit fasst die umfangreichen Untersuchungen zu dem Polyurethan – Modellsystem zusammen, in der mindestens 30 Stoffsysteme betrachtet wurden. Eine Ergänzung fanden diese Ergebnisse durch zusätzliche kalorimetrische Messungen. Die Eigenschaften des Polymerfilms lassen sich durch gezielte Veränderungen der Kettenlänge der Diole bezüglich der Maschenweite und der Funktionalität der Isocyanate bezüglich der Netzwerkdichte beobachten. Polyamide als teilkristalline Kunststoffe, finden auf Grund ihrer günstigen technischen Eigenschaften eine breite Anwendung. Sie lassen sich u.a. sehr gut verarbeiten, haben eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit, hohe Chemikalienbeständigkeit und Verschleißfestigkeit. Neben diesen Eigenschaften, nehmen Polyamide je nach Typ unterschiedlich viel Feuchtigkeit reversibel aus der Umgebung auf. Die absorbierte Feuchtigkeit wirkt sich gravierend auf die mechanischen Eigenschaften aus. Sie wirkt als „Weichmacher“ und erhöht einerseits die Zähigkeit und Bruchdehnung der Polyamide, andererseits sinken deren Festigkeit und Steifigkeit stark ab. Die Feuchtigkeit muss deshalb bei Herstellung und Verwendung dieser Stoffe berücksichtigt werden. Der Einfluss von Feuchtigkeit auf das mechanische Verhalten dünner Polyamidfolien wurde im Rahmen einer Bachelorarbeit mittels der DMA untersucht. Zum Einsatz kommt dabei zusätzlich ein Feuchtegenerator, der Proben direkt in der Messkammer der DMA mit definierter Feuchte konditionieren kann. Neben anderen wird der Verlauf der Glasübergangstemperaturen bei verschiedenen Feuchtegraden und Temperaturen ermittelt. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen in unterschiedlichen Atmosphären lassen sich Rückschlüsse auf mechanische Eigenschaften der Polymere schließen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Klarlacke optimal härten. Farbe und Lack 03/2009
N. Kraus, T. Rödel, B. Schade
