Modifizierung von linearem PMMA mit vernetzten PMMA-Kolloiden zur gezielten Veränderung der Werkstoffeigenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes wurden die Modellblends, die von der Arbeitsgruppe Huber hergestellt wurden, charakterisiert und Blends durch Mischen auf einem Doppelschneckenextruder hergestellt. Die Modellblends zeigten nur eine geringe Verschlechterung der Transparenz und bis 40% Massenanteil Kolloid auch nur eine geringe Erhöhung der Viskosität. Im Vergleich zum reinen Matrixmaterial zeigten die Proben aus den Modellblends ein gleichbleibendes elastisches Verhalten, aber eine verringerte maximale Spannung und Bruchdehnung. Dies ließ sich durch die von dem AK Huber beschriebene Fuzzy-Sphere Gestalt der Kolloide mit einer von den linearen Ketten angequollenen Oberfläche erklären: Es besteht eine gute Anbindung zwischen Kolloid und Matrix, die eine homogene elastische Verformung des Materials erlaubt. Bei weiterer Verformung unter Abgleiten von Ketten und Überschreiten einer Dehnung, die die Kolloide aufgrund der Vernetzung nicht überschreiten können, führt beginnende Rissbildung zum schnelleren Bruch als beim reinen Matrixmaterial. Begünstigt wird diese Tendenz durch die hohe Bruchdehnung bei kleinen Probekörpern. Kolloidgröße und -menge beeinflussen diesen Effekt nicht und auch die andere Gestalt der hochvernetzten Kolloide (Agglomeratbildung und dadurch kompaktere KernSchale-Gestalt) führt zu dem gleichen Verhalten des Blends, was schließen lässt, dass auch dort die gleichen Wechselwirkungen zwischen Kolloid und Matrix vorliegen könnten, wie bei den niedrigvernetzten Kolloiden, und das Kern-Schale-Modell nur für die (im Agglomerat volumenbezogen deutlich überwiegende) Wechselwirkung zwischen den Kolloiden zutrifft. In SANS Messungen konnte des Weiteren gezeigt werden, dass mittels eines Doppelschneckenextruders die gleiche gute Verteilung von niedrigvernetzten Kolloiden im Matrixmaterial erreicht werden kann, wie sie bei den in Lösung gemischten Blends vorliegt. Auch die mechanischen Eigenschaften dieser Mischungen unterscheiden sich nicht von denen der Referenzcompounds.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Modification of Amorphous Plastics by Compounding with Colloids 2011, Paper Eurotec
V. Sauer, H.-P. Heim
- Modifying PMMA by Compounding with PMMA-Colloids 2011, Paper 27th PPS International Conference
V. Sauer, H.-P. Heim
- Influence of Particle Characteristics and Processing on Material Behaviour of a PMMA-Colloid-Compound 2012, Paper PPS Americas Conference
V. Sauer, M. Schneider, K. Huber, H.-P. Heim
- Morphology of Blends with Cross-Linked PMMA Microgels and Linear PMMA Chains 2013, Macromolecules 46 (22), pp 9091–9103
M. Schneider, R. Michels, G. Goerigk, V. Pipich, H.-P. Heim, V. Sauer, K. Huber
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/ma401889k)
