Alterungskontrollierte Kristallisation von Polylactid. Teil 3: Steuerung der Kristallisation, Struktur und Eigenschaften von Polylactid-Formteilen durch kontrollierte Keimbildung während und nach dem Spritzgießprozess

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. René Androsch; Dr.-Ing. Ines Kühnert
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261899164

Im ersten Teil des Projektes Alterungskontrollierte Kristallisation von Polylactid wurde die Kinetik der Kristallkeimbildung von Poly(L-lactid) (PLLA) sowohl während der Abkühlung der relaxierten Schmelze als auch bei Lagerung amorpher Proben bei Temperaturen unterhalb der Glasübergangstemperatur systematisch als Funktion der thermischen Historie (Kühlrate, Tempertemperatur und -zeit) und der Molekülarchitektur (Molmasse, Stereodefektgehalt) quantifiziert. Die nach einer definierten thermischen Behandlung im Glaszustand vorliegenden und in deren Zahl kontrollierbaren Kristallkeime führen schon bei geringfügiger Temperaturerhöhung auf eine Temperatur oberhalb des Glasüberganges zu schneller Kristallisation und Einstellung einer für viele Anwendungen vorteilhaften feinsphärolithischen teilkristallinen Morphologie.Im zweiten Projektteil sollen die Untersuchungen zur Kristallkeimbildung in PLLA dahingehend vervollständigt werden, dass zusätzlich der Einfluss einer Scherdeformation der Schmelze evaluiert werden soll. Deformation der Schmelze und daraus resultierende Orientierung von Makromolekülen führt bei vielen Polymeren zur Bildung von Kristallisationskeimen, welche die Kristallisation beschleunigen. Systematische Untersuchungen am PLLA erfolgten jedoch noch nicht. Mit dem hier vorliegenden Projektantrag soll die scherinduzierte Kristallkeimbildung und die Stabilität derartiger Kristallkeime für PLLA unterschiedlicher Molmasse und unterschiedlichem D-Isomeranteil in Modellversuchen analysiert werden. Zusammen mit den Ergebnissen des ersten Projektteils soll es dann möglich sein, Kristallisation von PLLA unterschiedlicher Molekülarchitektur und thermisch-rheologischer Vorgeschichte (Kühlrate, Scherung, Alterung im Glaszustand) präzise hervorzusagen. Diese Informationen können dann genutzt werden, um zum Beispiel den Kristallisationsvorgang des ansonsten nur langsam kristallisierbaren PLLA im realen Verarbeitungsprozess zu optimieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen