Modifizierung von Polylactid (PLA) für technische Anwendungen: verfahrenstechnische Optimierung der Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften
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2012
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN , I
1 EINLEITUNG 1
2 AUFGABENSTELLUNG 4
3 GRUNDLAGEN UND STAND DER KENNTNISSE 6
3.1 STRUKTURMERKMALE VON KUNSTSTOFFEN 6
3.1.1 CHEMISCHE STRUKTUR 7
3.1.2 EINFLUSS DER RAEUMLICHEN ANORDNUNG AUF DIE POLYMEREIGENSCHAFTEN 9
3.2 HERSTELLUNGSVERFAHREN VON POLYLACTIDEN 14
3.2.1 FERMENTATION 14
3.2.2 ISOLIERUNG 15
3.2.3 MILCHSAEURE 16
3.2.4 SYNTHESE ZUM LACTID 17
3.2.5 RINGOEFFNUNGSPOLYMERISATION 18
3.3 POLYLACTID (PLA) 18
3.4 STEREOKOMPLEXE 20
3.5 MODIFIZIEREN MIT ZUSATZSTOFFEN (ADDITIVE) 22
3.5.1 NUKLEIERUNGSMITTEL 23
3.5.2 FLIESSVERBESSERER/WEICHMACHER 23
3.5.3 HYDROLYSESTABILISATOREN 24
3.5.4 SCHLAGZAEHMODIFIKATOREN 25
3.5.5 FUELLSTOFFE 25
3.6 FORSCHUNGSSTAND PLA-MODIFIZIERUNGEN
(VEROEFFENTLICHUNGEN/PAPER/PATENTE) 26
3.6.1 KRISTALLINITAET/NUKLEIERUNG 27
3.6.2 FLIESSVERBESSERER/WEICHMACHER 32
3.6.3 HYDROLYSESTABILISATOREN 34
4 VERWENDETE MATERIALIEN 35
4.1 PLA-MATRICES 35
4.2 ZUSATZSTOFFE (ADDITIVE) 39
4.2.1 NUKLEIERUNGSMITTEL 39
4.2.1.1 PDLA 39
4.2.1.2 TALKUM 40
HTTP://D-NB.INFO/1031945636
IMAGE 2
4.2.1.3 CELLULOSEFASERN 41
4.2.2 FLIESSVERBESSERER/WEICHMACHER 44
4.2.3 HYDROLYSESTABILISATOR 45
4.2.4 SCHLAGZAEHMODIFIKATOREN 45
5 EXPERIMENTELLER TEIL 46
5.1 EXTRUSIONSTECHNISCHE VERARBEITUNG (HERSTELLUNG DER BLENDS) 46
5.2 SPRITZGIESSTECHNISCHE VERARBEITUNG (HERSTELLUNG DER PROBEKOERPER) 47
5.3 MATERIALPRUEFUNGEN 48
5.3.1 RHEOLOGISCHE PRUEFUNGEN 48
5.3.1.1 MELT-FLOW-INDEX 48
5.3.1.2 KAPILLARRHEOMETERMESSUNGEN 48
5.3.2 THERMISCHE PRUEFUNGEN 49
5.3.2.1 WAERMEFORMBESTAENDIGKEIT (HDT) 49
5.3.2.2 DIFFERENTIALTHERMOANALYSE (DSC) 49
5.3.3 MECHANISCH-PHYSIKALISCHE PRUEFUNGEN 50
5.3.3.1 ZUGPRUEFUNG 50
5.3.3.2 CHARPY-SCHLAGZAEHIGKEIT 50
5.3.3.3 DICHTEPRUEFUNG 50
5.3.4 OBERFLAECHENANALYTIK UND MIKROSKOPIE 51
5.3.4.1 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM) 51
5.3.4.2 FIBRESHAPE/POWDERSHAPE MESSUNGEN 51
5.3.4.3 HEIZTISCHMIKROSKOPIE 51
5.3.5 QUANTITATIVE CHEMISCHE ANALYSEN 52
5.3.5.1 CHROMATOGRAHIE ZUR QUANTITATIVEN BESTIMMUNG VON DEHA 52
5.3.5.2 SAEUREZAHLMESSUNGEN 52
5.3.5.3 MOLEKULARGEWICHTSBESTIMMUNG 52
5.3.6 KLIMAWECHSELTEST/LANGZEITBESTAENDIGKEIT 53
6 ERGEBNISSE UND DISKUSSION 54
6.1 EXTRUSIONSTECHNISCHE VERARBEITUNG SOWIE DARAUS RESULTIERENDE
GEBRAUCHSEIGENSCHAFTEN . 54
6.1.1 REDUZIERUNG DER HYDROLYSE DURCH PROZESSAUFBAU 54
6.1.2 REDUZIERUNG DER HYDROLYSE DURCH PROZESSSTABILISATOREN 56
6.1.3 BESONDERHEITEN BEI DER EINARBEITUNG DES FLUESSIGEN ADDITIVES DEHA
60
6.1.4 EINARBEITUNG VON HOEHEREN PDLA-KONZENTRATIONEN 61
IMAGE 3
6.2 SPRITZGIESSTECHNISCHE VERARBEITUNG SOWIE DARAUS RESULTIERENDE
GEBRAUCHSEIGENSCHAFTEN. 62
6.2.1 POLYLACTID + PDLA ALS NUKLEIERUNGSMITTEL 62
6.2.2 POLYLACTID + DEHA ALS FLIESSVERBESSERER 71
6.2.3 POLYLACTID + PDLA +DEHA 76
6.2.3.1 PLA-COPOLYMER 3251D + PDLA (VERSCHIEDENE GEWICHTSANTEILE) + DEHA
(VERSCHIEDENE GEWICHTSANTEILE) 77
6.2.3.2 PLA-COPOLYMER 6201D + 5 WT-% PDLA + DEHA (VERSCHIEDENE
GEWICHTSANTEILE). 83
6.2.3.3 PLA-COPOLYMER 4042D + PDLA (VERSCHIEDENE GEWICHTSANTEILE) + 3
WT-% DEHA. 85
6.2.3.4 PLA-HOMOPOLYMER PLLA + 5WT-% PDLA + 3 WT-% DEHA 86
6.2.4 POLYLACTID + HYDROLYSESTABILISATOR 89
6.2.5 POLYLACTID + SCHLAGZAEHMODIFIKATOREN 90
6.2.6 POLYLACTID + CELLULOSEFASERN 92
6.2.7 POLYLACTID +TALKUM 94
6.2.8 BLENDFORMULIERUNGEN 96
6.2.8.1 AUSGANGSFORMULIERUNG 99
6.2.8.2 EINFLUSS DER MATRIX 101
6.2.8.3 EINFLUSS DES D-ISOMERANTEILS MIT UND OHNE FLIESSVERBESSERER IN
VERSCHIEDENEN
MATRICES 102
6.2.8.4 EINFLUSS DES FLIESSVERBESSERERS ALS WEICHMACHER 109
6.2.8.5 EINFLUSS DER SCHLAGZAEHMODIFIKATOREN IN DEN UNTERSCHIEDLICHEN
BLENDFORMULIERUNGEN.
111
6.3 UEBERTRAGUNG IN DIE PRAXIS 112
6.4 KLIMAWECHSELTEST 115
6.4.1 OPTISCHE AUSWERTUNG DER PROBEN 116
6.4.2 THERMOMECHANISCHE UND MECHANISCHE UNTERSUCHUNG DER PROBEN NACH DEM
KLIMAWECHSELTEST 121
7 RESUEMEE 129
8 LITERATURVERZEICHNIS 134
9 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 143
10 T ABELLENVERZEICHNIS 147
ANHANG |
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