Simulation von zweistufig vernetzenden Schmelzereaktionssystemen - Ermittlung bruttokinetischer Parameter

• Applicant: Professor Dr. Gert Heinrich
• Subject Area: Polymer Materials
• Term: from 2004 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5428091

Chemische Reaktionen in Schmelzen sind aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft. In lösungsmittelfreien Duromer-Massen laufen diese Reaktionen überwiegend diffusionskontrolliert ab. Im Rahmen des Projektes sollen ausgewählte Kombinationen von Additionsreaktionen untersucht werden, die durch eine thermisch kontrollierte Steuerung der Teilreaktionen eine thermisch kontrollierte Steuerung der Vernetzung ermöglichen. Gegenüber konventionellen, einstufig vernetzenden Duromeren, bei denen eine reproduzierbare Teilreaktion nur schwierig bzw. aus kinetischen Gründen nicht realisierbar ist, lässt sich folgender Vorteil ableiten: Realisierung einer reproduzierbaren, definierten Teilvernetzung, die visionär für eine chemische Kopplung an oder zwischen Grenzschichten oder eine zusätzliche chemische Kopplung funktioneller Gruppen an der Schichtoberfläche genutzt werden kann. Gleichzeitig sollen durch die gezielte Kombination von Vernetzungsreaktionen unterschiedlicher Reaktivität Erkenntnisse für reaktive Duromersysteme in Schmelze abgeleitet werden. Bruttokinetische Parameter werden zunächst in kombinierten niedermolekularen Modellsystemen und anschließend in polymeren Modellsystemen auf Basis von nicht- isothermen und isothermen DSC- bzw. Rheologischen Messungen in Schmelze ermittelt. Über Simulationsrechnungen auf Basis des bruttokinetischen Modells sollen Reaktionsparameter zur definierten Steuerung der Teilreaktionen berechnet werden. Die ausgewählten Systeme ermöglichen ferner, weitere grundsätzliche und aktuelle Untersuchungen anzuschließen. Rheologische Untersuchungen sollen die Frage nach Existenz bzw. Form eines dynamischen Scalingverhaltens am Gelpunkt der vernetzenden dünnen Schichten als Modell für quasi-zweidimensionale Polymernetzwerke beantworten. Die dargestellten präparativen und experimentellen wissenschaftlichen Ziele stellen ein neuartiges Beispiel einer chancenreichen Verknüpfung von naturwissenschaftlicher und werkstoffwissenschaftlicher Grundlagenforschung dar.

• DFG Programme: Research Grants