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Promotion Jörg Deiters (Zielsetzung)
Untersuchungen zur Phasenmorphologie von Butadien-Copolymer-Verschnitten unter Berücksichtigung des Einflusses niedermolekularer Verbindungen
1. Studien molekularer Zusammenhänge zur Mischbarkeit von binären und ternären Kautschukverschnitten
Aus Gründen der Mischungsthermodynamik sind die meisten Kautschuke unverträglich. Eine additive Kombination der Eigenschaften der Reinkautschuke im Verschnitt kann jedoch nur erreicht werden, wenn kleine einheitliche Polymerdomänen vorliegen, die nicht zu makroskopischer Entmischung neigen. Entmischungsphänomene können nach dem Konzept der Löslichkeitsparameter in unpolaren Systemen für eine festgelegte Temperatur theoretisch vorausgesagt werden. Unter Zugrundelegung experimentell bestimmter Löslichkeitsparameter liegt ein Ziel der vorliegenden Arbeit in der Aufklärung der Zusammenhänge der Mischbarkeit von binären Systemen, bestehend aus chemisch gleichen Copolymeren unterschiedlichen Comonomergehaltes sowie der Phasenmorphologie und dem δ-Parameterkonzept*. Anhand des charakteristischen Glasübergangsverhaltens dieser Mischsysteme werden Rückschlüsse auf das Phasenverhalten in Abhängigkeit von der Komponentenzusammensetzung gezogen. In zweiphasig entmischten Systemen soll der Einfluß der Temperatur oder der Einfluß des Mischvorganges charakterisiert werden. Zur unterstützenden Charakterisierung sollen mechanisch-dynamische Messungen das viskoelastische Verhalten der Kautschukverschnitte deuten.
Auf der Grundlage der erzielten Ergebnisse der binären Verschnitte sollen die Untersuchungen auf ternäre Verschnitte unter Berücksichtigung des Konzeptes der Phasenvermittlung ausgedehnt werden. Neben den makroskopisch erfaßbaren Eigenschaftsänderungen der Verschnitte sind mit der Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) mikroskopische Eigenschaften an ausgewählten Systemen zu untersuchen.
Am Beispiel des Kautschukverschnittes NR - 1,4-cis BR soll der Einfluß rheologischer Faktoren auf die Phasenmorphologie untersucht werden.
Um Aufschluß über das Wechselwirkungsverhalten der weitgehend unpolaren Kautschuke zu gewinnen, werden am Beispiel des Verschnitts SBR(23%) - Oligostyrol durch die Methode der inversen Gaschromatographie (IGC) Informationen über das Wechselwirkungsverhalten ermittelt.2. Transportprozesse von Mineralölweichmachern in Kautschuken und Kautschukverschnitten
Unter dem Einfluß der thermodynamischen (chem. Aufbau der Kautschuke) und rheologischen (z.B. Geometrie der Mischaggregate) Einflußgrößen der Verschnittkomponenten wird im Mischprozeß eine den Mischungszustand kennzeichnende Phasenmorphologie induziert, welche nach der Vernetzung fixiert ist und das physikalische Eigenschaftsbild bestimmt.
Während der Lagerung von Kautschukmischungen mit hohen Weichmacher- und Harzanteilen treten jedoch häufig Verschlechterungen des Eigenschaftsbildes auf, die auf eine Veränderung der Phasenmorphologie zurückzuführen sein könnten.
Durch Untersuchungen der Transportprozesse von geeigneten niedermolekularen Verbindungen sollen Erkenntnisse über die Mobilität der Öle, welche über den zeitlichen Ablauf von Verteilungsprozessen zum thermodynamischen Gleichgewichtszustand entscheiden, gewonnen werden. Kommerzielle Mineralölweichmacher bestehen aus einer Vielzahl unterschiedlicher Komponenten der Molmassen 250 - 750 g/mol. Die Klassifizierung erfolgt naturgemäß nach der vorherrschenden chemischen Struktur der Kohlenwasserstoffe in paraffinische, naphthenische und aromatische Öle.
Aufgrund des Vielstoffcharakters der industriell eingesetzten Mineralölweichmacher werden in der vorliegenden Arbeit chemisch einheitliche niedermolekulare Verbindungen mit relevanten Strukturmerkmalen von technischen Produkten bezüglich ihrer Diffusion in vernetzten Kautschuken untersucht. Mit den unabhängigen Methoden der zeitabhängigen Quellungsmessung und der FT-IR/ATR-Methode soll geprüft werden, welchen Einfluß(a) die Molmasse
(b) die Struktur (linear, verzweigt, cyclisch)
(c) der chemische Aufbau (gesättigt, ungesättigt) des Modellösungsmittels, und
(d) der chemische Aufbau der Kautschuke
auf die Diffusionsgeschwindigkeit haben.Über Untersuchungen des Diffusionskoeffizienten in Abhängigkeit von der Temperatur und in rußgefüllten Kautschuken bestehen Möglichkeiten, weitere Informationen über die Geschwindigkeit der Gleichgewichtseinstellung zu gewinnen.
Alle Ergebnisse werden zum besseren Verständnis der Transportprozesse mit der Theorie zum Mechanismus der Diffusion korreliert.
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