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Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Kohlenstoff-Nanofaser verstärktem Polyetheretherketon

Kohlenstoffnanofasern (engl.: carbon nanofibres – CNF) haben aufgrund ihrer Struktur das Potential, in Compounds sowohl verstärkend als auch gleitmodifizierend zu wirken. Aufgrund ihrer geringen Größe sind sie potentiell auch in der Lage, feine Strukturen wie z. B. Schaummembranen oder Polymerfäden zu verstärken. Gänzlich ungeklärt ist derzeit noch ihre Eignung als rheologisches Additiv, z. B. um die Schmelzefestigkeit eines teilkristallinen Polymers zu erhöhen und damit bestimmte Verarbeitungsverfahren überhaupt erst zu ermöglichen.

PEEK (Polyetheretherketon) ist ein Hochleistungpolymer mit exzellenten Eigenschaften. Es zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und chemische Beständigkeit, sowie guten tribologischen Eigenschaften aus. In der Kombination mit Kohlenstofffasern und anderen Modifikationen zeigt es in Anwendungen höchster Belastung im Vergleich zu anderen Polymeren ein besonders hohes Potential, die Anforderungen zu erfüllen.

Verstärkt man PEEK statt mit Kohlenstofffasern mit Kohlenstoff-Nanofasern, so betritt man wissenschaftlichen Neuland. Diese Kombination ist kommerziell besonders interessant, liegen doch Polymer und Faser in einem ähnlichen Preisgefüge. Ziel dieser Arbeit ist es, die Herstellung von PEEK-CNF-Compounds mit einer gleichmäßigen Faserverteilung zu erreichen. Ferner werden die scher- und dehnrheologischen Eigenschaften dieses Compounds beleuchtet, der Einfluss der CNF auf die Kristallisationskinetik des teilkristallinen PEEKs betrachtet und die Mikrostruktur am REM, TEM, WAXS und SAXS untersucht. Als rheologisches Additiv eingesetzt wird gezeigt, dass CNF die Schmelzefestigkeit des PEEKs deutlich erhöhen können, was Prozesse wie das Faserspinnen oder das Schäumen dieses Polymers überhaupt erst ermöglicht. Die verschleißmindernde Wirkung der CNF, wie auch ihre mechanisch verstärkende Wirkung wird in dieser Arbeit beleuchtet. Alle Eigenschaften werden schließlich in Beziehung zueinander gesetzt und mit dem Einfluss der CNF auf Mikromechanik und Mikrostruktur erklärt.

Read this abstract in English at Kunststoffe-international.com
 Philipp Werner

Philipp Werner
Kunststoffe und Verbundwerkstoffe
Technische Universität Hamburg-Harburg

Informationen

Freie Schlagwörter: Nanofasern, Kohlenstoffnanofasern, Kohlenstoff-Nanofasern, CNF, PEEK, Polyetheretherketon, Poly (etheretherketon), Hochleistungswerkstoff, Hochleistungscompound, Nanocomposite, Nanocompound, Nanoverstärkung, Verarbeitung, compoundieren, Extrudieren, Extrusion, Spritzgießen, Spritzguss, Mikromechanik, Mikrostruktur, Mikroskopie, Faserverteilung, Rheologie, Scherrheologie, Dehnrheologie, Dehnviskosität, Schmelzebruch, Rheotens, Scherviskosität, Hochdruck Kapillarrheometer, HKR, HKV, Tribologie, Gleitmodifikation, gleitmodifizieren, Faserspinnen, Thermische Analyse, DSC, DMA, Kristallisationsverhalten, Kristallisation, WAXS, SAXS
Institut / Lehrstuhl: Technische Universität Hamburg-Harburg
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Bauhofer, Prof. Dr.-Ing. Karl Schulte
Erscheinungsjahr: 2004
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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