Home
Forschung
Zurück
|
Öffentlich geförderte Projekte der
Deutschen Kautschuk-Gesellschaft e.V. (DKG) im DIKUntersuchungen zum Einfluss von hellen Füllstoffen und Additiven auf die Kettendynamik von Elastomeren mittels Relaxationszeit-NMR
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
15.09.2009 - 31.06.2011
Die Eigenschaften von Elastomeren, werden durch die Art der Kautschukmatrix und deren Kettenbeweglichkeit, durch Additive und deren Konzentration, insbesondere von Weichmachern und in hohem Maße durch Füllstoffe neben der chemischen Vernetzung bestimmt. Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens besteht in einem Beitrag zur Charakterisierung der Weichmacher/Polymerwechselwirkungen und der Polymer/ Füllstoffwechselwirkungen von hellgefüllten Mischungen unter besonderer Einbeziehung von Schichtsilikaten. Zu diesem Zweck sollen Messungen der Polymerkettenbeweglichkeit im hohen Frequenzbereich (15 MHZ) mit Hilfe der NMR-Relaxationszeitmessmethode durchgeführt werden. Gleichzeitig soll die NMR-Relaxationszeitmessmethode auf Ihre Tauglichkeit als schnelle, richtige und präzise Charakterisierung der Füllstoffdispersion und der Weichmachereffizienz untersucht werden. Die Ergebnisse sollen einerseits zur Entwicklung von Elastomeren mit verbesserten dynamischen Eigenschaften beitragen und andererseits im Sinne einer Optimierung von Qualitätssicherungsmethoden genutzt werden.
Herstellung und Charakterisierung von Nanofasern zur Verstärkung von Mikrobauteilen durch Electrospinning
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.06.2008 - 30.05.2011
Ausgehend von der Erkenntnis, das nutzbringende Eigenschaften von Verbundwerkstoffen mit der Matrix-Füllstoff Wechselwirkung und der jeweiligen Phasengrenzfläche erhöht werden, soll im beantragten Forschungsprojekt der Verstärkungseffekt durch Nanofasern mit einer hohen spezifischen Oberfläche untersucht werden.
Die Herstellung der Nanofasern soll durch Electrospinning erfolgen. Dazu sollen teilkristalline Thermoplaste mit unterschiedlicher Polarität und mechanischer Festigkeit eingesetzt werden (PP, PET, Nylon-6, PAN und PBI).
Entwicklung und Charakterisierung von Nano- und Mikrocompositen mit hoher Permeationsdichtigkeit
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2007 - 30.06.2010
Ziel des Projektes ist die Herstellung von möglichst permeationsdichten Nano- und Mikrocompositen durch zwei unterschiedliche Verfahren und eine anschließende Charakterisierung der Produkte. Zum einen sollen mittels "dynamischer" Co-Koagulation Schichtsilikate in Kautschuklatices eingebracht werden. Im anderen Verfahren werden Verbundwerkstoffe durch mechanisches Einmischen von dünnen Glasplättchen mit hohem Aspektverhältnis in die gleichen Kautschuktypen hergestellt. Auf Grund der ermittelten morphologischen Merkmale sollen Modellvorstellungen konzipiert werden, welche die spezifischen Unterschiede des Stofftransports in Nano- und Mikrokompositen beschreiben.
Untersuchung zum Verbrauch von p-Phenylendiaminen bei thermisch-oxidativen Alterungsprozessen
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.09.2007 - 31.08.2010
Dieses Forschungsprojektprojekt soll einen Beitrag zum Verständnis des Wirkungsmechanismus von Alterungsschutzmitteln, speziell der technisch bedeutenden p-Phenylendiaminen (PPDe), unter thermisch-oxidativen Bedingungen leisten. Dabei steht die Untersuchung der chemischen Prozesse beim Oxidationsschutz sowie die Kinetik der Reaktion von Alterungsschutzmitteln mit Sauerstoff im Vordergrund. Einen Teilaspekt stellt hierbei auch der Substituenteneinfluss (Struktur-Wirkungsbeziehung) auf das Reaktionsvermögen der PPDe dar. Es soll ferner geklärt werden, inwieweit von bereits oxidierten p-Phenylendiaminen ein Oxidatinsschutz ausgeht.
Entwicklung und Charakterisierung von Nano- und Mikrocompositen mit hoher Permeationsdichtigkeit
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2007 - 30.06.2009
Polymere Werkstoffe mit guten Barriereeigenschaften werden zunehmend für thermoplastische Konstruktionselemente und Elastomerbauteile benötigt, um Mindestemissionen bei steigender Leistung und hoher Lebensdauer zu gewährleisten. Entsprechende Elastomercomposite werden vor allem aus permeationsdichten Kautschuken in Kombination mit Füllstoffen, die den Diffusionsweg verlängern, entwickelt. Als aussichtsreich haben sich natürliche Schichtsilikate (Smektite) und dünnen Glasplättchen mit hohem Aspektverhältnis erwiesen. Besonderer Wert wurde auf die Einarbeitung mit dem Ziel einer Orientierung der Partikel gelegt.
Lebensdauervorhersage mehrachsig belasteter Elastomerbauteile
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.08.2007 - 31.07.2009
Ziel des Forschungsvorhabens war die Identifizierung der, die Betriebsfestigkeit technischer Gummiwerkstoffe bestimmenden Schädigungskennwerte und die Ausschöpfung des damit verbundenen erheblichen Steigerungspotentials der Wirtschaftlichkeit entsprechender Bauteile bei der Konzeption und Konstruktion. Die Kennwerte erfassen die Auswirkungen von Belastungen, sowohl wechselnder Intensität als auch wechselnder Richtung. Zur detaillierten Untersuchung des Richtungseinflusses und mehrachsiger Lastzustände wurde eine neuartige Versuchsanlage zur Realisierung einer einfachen Scherbelastung mit rotierenden Achsen konstruiert und erfolgreich eingesetzt.
Herstellung und Eigenschaften von nanostrukturierten Verbundwerkstoffen aus polaren Kautschuklatices und "in-situ" gebildeten biologisch abbaubaren Nanofasern
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2006 - 30.06.2009
Ziel der Arbeiten war die Herstellung von Nanocompositen aus organischen Fasern sowie Schichtsilikaten und Kautschuk zur Ausweitung des Anwendungsspektrums von Elastomerwerkstoffen. Der Schwerpunkt des Projektes lag auf der Optimierung der stofflichen und verfahrenstechnischen Parameter und deren Einfluss sowohl auf die Morphologie der Füllstoffe als auch auf die mechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe. Zudem wurden die erhaltenen Composite im unvernetzten Zustand hinsichtlich ihrer rheologischen Eigenschaften und als Vulkanisate in Bezug auf ihre mechanischen Eigenschaften untersucht.
Untersuchung der Polymerdynamik im Hochfrequenzbereich in Abhängigkeit der Konstitution und Struktur von Kautschuken
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2006 - 30.06.2009
Entwicklung von magnetischen Elastomeren mit anisotropen und adaptiven Eigenschaften
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2006 - 31.12.2008
Ziel dieses Projektes war es, Elastomerwerkstoffe mit maßgeschneiderten magnetischen und mechanischen Eigenschaften herzustellen. Hierzu wurden Strontium- und Calciumferrite hergestellt, um den Einfluss des Kations vom Einfluss der Partikelgröße trennen zu können. Die so erhaltenen Partikel wurden in Kautschukmatrices eingearbeitet, im Magnetfeld ausgerichtet und anschließend während der Vulkanisation fixiert. Der Erfolg dieser Ausrichtung wurde mit Hilfe der Magnetkraftmikroskopie (AFM mit magn. Spitze) wie auch mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie und der Computertomographie untersucht. Schließlich wurden die auf diese Weise hergestellten magnetischen Elastomere mit Hilfe dynamisch-mechanischer Untersuchungen mit und ohne Magnetfeld charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass sie hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften eine Anisotropie aufweisen und insbesondere ihr Elastizitätsmodul durch ein äußeres Magnetfeld reversibel geschaltet werden kann.
Untersuchung thermischer und oxidativer Schädigung von Elastomeren mit der Chemilumineszenz
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2005 - 31.01.2008
Die Lebensdauer von Elastomeren wird maßgeblich durch irreversible thermisch-oxidative Alterungsprozesse bestimmt. So ist es das wesentliche Ziel des Vorhabens eine Beitrag zum weiteren Verständnis ablaufender Mechanismen durch die Anwendung der Chemilumineszenzmethode (CL) zu liefern. Im Einzelnen wurden die Aspekte Validierung der CL-Methode, Einfluss der Polymerkonstitution und -konfiguration auf die Alterungsstabilität, Wirksamkeit von Alterungsschutzmitteln als Funktion ihrer molekularen Struktur, Einfluss von Füllstoffen, der Vernetzung und der Verarbeitung auf das Alterungsverhalten untersucht. Die Chemilumineszenz ist eine vielversprechende Methode für eine zeitlich verkürzte Charakterisierung der oxidativen Alterung und zur Untersuchung von kinetischen und mechanistischen Aspekten, insbesondere bei geeigneter Probenkonditionierung und in Verbindung mit anderen Analysenverfahren wie z. B. die FT-IR-Spektroskopie.
Permeationsdichtigkeit von Elastomeren
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2004 - 30.06.2007
Ziel des Projektes war die Untersuchung werkstofflicher Einflussparameter wie Polymerauswahl, Vernetzungsdichte, Auswahl der Füllstoffe und Füllstoffgehalt auf die Permeationsdichtigkeit der Elastomerbauteile. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Messapparatur zur quantitativen Charakterisierung von Permeations- und Diffusionsvorgängen nach einem dynamischen Messprinzip entwickelt und optimiert. Mit Hilfe dieser Apparatur wurden Diffusionskoeffizienten und Permeationsraten von Kraftstoffkomponenten an unterschiedlichen Elastomeren unter Variation der oben genannten Parameter sowie an Verschnitten analysiert.
Dynamische Co-Koagulation von Cellulose in Kautschukmatrices
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2003 - 31.01.2006
Ziel des Projektes war es, verstärkte Nano-Verbundwerkstoffe mittels dynamischer Co-Koagulation von Kautschuklatex und Cellulosexanthogenat herzustellen. Dieses ist mit Hilfe einer hierzu konzipierten Apparatur realisiert worden, in der die Komponenten mit einem Überdruck eines Inertgases in einen Strömungsreaktor geleitet und dort mit Säure in einer Scherströmung ausgefällt werden. Der Prozess der dynamischen Co-Koagulation ist einstufig und kontinuierlich. Es werden "in-situ" Cellulosenanofasern erzeugt, die im Kautschuk optimal eingebunden sind. Die Nanofasern der regenerierten Cellulose (Cellulose 2) ermöglichen durch ihre vergrößerte spezifische Oberfläche eine quantitative Verbesserung der Wechselwirkungen zur umgebenden Polymermatrix. Im Vergleich zu Ruß und anderen klassischen Füllstoffen werden schon bei geringen Cellulosekonzentrationen hohe Effekte im mechanischen Eigenschaftsbild, in der Permeationsdichtigkeit und Quellung der Composite erzielt.
Chemische Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von schwefelvernetzten Elastomeren
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2002 - 30.06.2004
In dem Vorhaben wurden Untersuchungen zu chemischen Reaktionen an schwefelvernetzten Elastomere im Bereich der Vernetzungsdichte, der Netzknotenstrukturen und am Polymer in Verbindung mit mechanischer und insbesondere mechanisch-dynamischer Beanspruchung durchgeführt. Der Beitrag von oxidativ oder mechanisch initiierten radikalischen chemischen Reaktionen am Polymer, die zu einer zusätzlichen Vernetzung oder zum Kettenabbau führen, wurde in Abhängigkeit vom Polymer und dessen Mikrostruktur untersucht. Als repräsentative Werkstoffe wurden Elastomere auf Basis von Styrolbutadienkautschuken (SBR's), Nitrilbutadienkautschuke (NBR's) und EPDM als gesättigtes Polymer eingesetzt. Eine dynamische Belastung bewirkt z. B. bei CV-Systemen (hohes Schwefel/Beschleunigerverhältnis) eine tendenzielle Erhöhung der Netzbogendichte. Dieser Effekt ist bei höherem Vinylgehalt von SBR-Kautschuken stärker ausgeprägt, was sich auch im mechanischen Werteniveau von Reißdehnung und Reißfestigkeit widerspiegelt.
Charakterisierung der Oberflächenaktivität von Kieselsäuren und Spezialrußen mittels statischer und dynamischer Gasadsorption
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.06.2001 - 31.12. 2004
Ziel des Vorhabens war es, die Oberflächenaktivität von verstärkenden Füllstoffen und deren Auswirkungen auf die Kautschuk-Füllstoff-Wechselwirkung zu charakterisieren. Im Einzelnen wurden chemisch modifizierte Ruße und Kieselsäuren mittels statischer und dynamischer Gasadsorption untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Oberflächenmodifizierung wie z. B. eine Graphitisierung bei Rußen einen signifikanten Eingriff in die Interpartikelwechselwirkung darstellt und sich in Folge dieser Veränderung des Oberflächenpotentials die Dispersion verbessert, ds Füllstoffnetzwerk geschwächt und die Hysteres verringert wird.
Untersuchungen zur Wirkung der Interphase und des Phasennetzwerkes in dynamisch belasteten Elastomerblends
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.2001 - 31.12.2003
Ziel des Forschungsvorhabens war es, ein tieferes physikalisches Verständnis zur mechanischen Wirkung der Interphase und des Phasennetzwerks in dynamisch belasteten elastomeren Verbundwerkstoffen zu erhalten. Dazu wurde zum einen bei ungefüllten Blends die Anbindung der Phasen auf nanoskopischen Längenskalen und die Phasennetzwerkstruktur im mesoskopischen Längenskalenbereich charakterisiert, wobei insbesondere der Einfluss der Polymerverträglichkeit und der Vernetzung betrachtet wurde. Zum anderen konnte die Wirkung von Füllstoffen auf die resultierende Phasenmorphologie aufgeklärt werden.
Entwicklung und Validierung eines mikromechanischen Materialmodells für FE-Simulationen der Spannungserweichung
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.07.1999 - 31.12.2001
Ziel des Projekts war die Weiterentwicklung eines mikromechanischen Konzeptes der Verstärkung von Elastomeren durch Füllstoffcluster, das die Elastizität bis zu großen Dehnungen sowie die charakteristische Spannungserweichung für komplexe dreidimensionale Deformationen beschreibt. Das Modell wurde im Hinblick auf Finite Elemente (FE)-Simulationen von elastomeren Bauteilen für mehrachsige Deformationszustände in konstitutiver Form formuliert. Für industrielle Anwendungen besteht nach wie vor ein hoher Bedarf an hinreichend genauen, physikalisch motivierten Materialmodellen, da die Entwicklung und Prüftechnik zunehmend auf FE-Simulationen zurückgreift, um Kosten zu sparen.
Untersuchungen der Bildung von N-Nitrosaminen in der Gasphase und in Kautschukmischungen unter praxisnahen Bedingungen
Förderstelle:
Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V.
Laufzeit:
01.09.1993 - 28.02.1995
Hintergrund der Arbeiten ist die Bildung von als kanzerogen eingestuften N-Nitrosaminen durch Reaktionsprodukte sekundärer Amine, die als Reaktionsprodukte von ausgewählten Beschleuniger insbesondere aus den Gruppen der Thiurame und Dithiocarbamate entstehen. Ziel des Vorhabens war die Charakterisierung der Kinetik der Nitrosierungsreaktion von N,N-Dialkylaminen durch Stickoxide in der Gasphase aber auch in der Kautschukmatrix, um eine Exposition in der Luft am Arbeitsplatz besser beurteilen und reduzieren zu können.
Die Umsetzung der Dialkylamine erfolgt in Abhängigkeit des Alkylrestes spontan mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit, wohingegen in der Kautschukmatrix das Desorptions-Adsorptionsgleichgewicht auf der Füllstoffoberfläche für Stickoxide sowie die Vorgeschichte des Füllstoffs hinsichtlich des Anteils an adsorbierten Stickoxid entscheidend ist.
Ansprechpartner im DIK:
Prof. Dr. Ulrich Giese
Anfragen an Webmaster @ DIKautschuk.de
Ursprungsadresse der DIK-Homepage: www.DIKautschuk.de
