Polymorphismus-gesteuerter Elastizitätsmodul biobasierter Polymere: Zeitabhängigkeit wegen physikalischer Alterung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. René Androsch
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439920697

Der Elastizitätsmodul teilkristalliner Polymere hängt von der Struktur und Morphologie sowohl der Kristalle als auch der amorphen Phase ab. Während im ersten Teil des Projekts für ausgewählte Biopolymere der Effekt der Kristallpolymorphie auf den Elastizitätsmodul quantifiziert wurde, was auf einen niedrigeren Modul für weniger geordnete und weniger dichte Kristallphasen hindeutet, liegt der Fokus des zweiten Teils des Projekts auf der Zeitabhängigkeit des mechanischen Verhaltens aufgrund von Alterung. Hauptziel ist die Analyse der Zeitabhängigkeit ausgewählter mechanischer Eigenschaften teilkristalliner Biopolymere, die durch physikalische Alterung im Zusammenhang mit Glasrelaxation und Nachkristallisation verursacht werden. Es ist hierbei das Ziel, kristallisationsbezogene Strukturparameter zu identifizieren, welche Langzeitveränderungen von Eigenschaften minimieren oder verstärken. Unter diesen Strukturparametern werden die Kristallinität, das Vorherrschen spezifischer Kristallpolymorphe oder die Kristallmorphologie einschließlich der Grenzflächenstruktur zwischen Kristallen und amorpher Umgebung betrachtet. Diese Parameter führen zu Zwangszuständen in der amorphen Phase, welche das Glasrelaxationsverhalten (wirksam im Glaszustand) und die Nachkristallisation in den amorphen Bereichen zwischen den Kristallen, die während der Primärkristallisation gewachsen sind (hauptsächlich wirksam bei Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur), ändern. Ein möglicher Einfluss chemischer Alterung, welche sich der physikalischen Alterung überlagert, soll an ausgewählten Polymeren evaluiert werden. Die Forschung wird zu einem verbesserten Verständnis der physikalischen Alterung teilkristalliner Polymere führen, insbesondere durch die Identifizierung polymorphismus- und kristallmorphologiebezogener Parameter der Struktur. Mit der Betonung auf umweltfreundliche biobasierter und/oder biologisch abbaubare Polymere wird der wichtigen Forderung nach einer weiteren Etablierung ökologisch neutraler Materialien mit langer Lebensdauer Rechnung getragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen