Polymer-/ Nanopartikelblends
Neue Kautschuktypen und innovative Syntheseverfahren
Biopolymere und Naturfaserkomposite
Neue Kautschuktypen und innovative Syntheseverfahren
Biopolymere und Naturfaserkomposite
Um ein weiteres Wachstum der Kunststoffindustrie in der Region sicherzustellen, muss die Entwicklung neuer Produkte und innovativer Verfahren noch stärker in den Fokus gestellt werden.
Grundvoraussetzung dafür ist die Erhöhung der Forschungstiefe im Bereich der Polymertechnologien. Ein mikrostrukturbasiertes Materialdesign wird in Zukunft eine immer größere Bedeutung erlangen. Neben der Kenntnis der relevanten Struktur/Eigenschafts-Beziehungen erfordert dies die gezielte Einstellung der benötigten makromolekularen Strukturen während der Polymersynthese und die präzise Steuerung morphologischer Strukturbildungsprozesse während der Polymerverarbeitung.
Diese horizontale Vernetzung von Polymersynthese und Polymerverarbeitung ist ein wichtiger Ansatz, um anwenderspezifische Polymermaterialien unter Ausnutzung optimaler Kombinationen beider Technologiefelder zu entwickeln
Grundvoraussetzung dafür ist die Erhöhung der Forschungstiefe im Bereich der Polymertechnologien. Ein mikrostrukturbasiertes Materialdesign wird in Zukunft eine immer größere Bedeutung erlangen. Neben der Kenntnis der relevanten Struktur/Eigenschafts-Beziehungen erfordert dies die gezielte Einstellung der benötigten makromolekularen Strukturen während der Polymersynthese und die präzise Steuerung morphologischer Strukturbildungsprozesse während der Polymerverarbeitung.
Diese horizontale Vernetzung von Polymersynthese und Polymerverarbeitung ist ein wichtiger Ansatz, um anwenderspezifische Polymermaterialien unter Ausnutzung optimaler Kombinationen beider Technologiefelder zu entwickeln
| Die Verwendung nanoskaliger Additive in Polymeren stellt eine aussichtsreiche Möglichkeit der Einführung neuer Werkstoffe mit neuen Eigenschaften dar. Die Einbringung von Nanoteilchen in Matrixwerkstoffe kann zu ausgeprägten, teilweise überraschenden Effekten führen, die sich gezielt für technische Anwendungen nutzen lassen. So werden mechanische Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit und Bruchdehnung durch den Zusatz von Nanopartikeln in der Regel deutlich stärker verändert, als das bei Materialien mit gleich großen Masseanteilen von Mikropartikeln der Fall ist. Bei Verwendung von Nanoteilchen besteht die Möglichkeit, den Masseanteil des Füllstoffs und damit die Dichte und das Gewicht des Bauteils im Vergleich zu Glasfaser verstärkten Kunststoffen deutlich abzusenken. Bei der Verschäumung von mit Nanoteilchen gefüllten Polymeren wirken die Nanopartikel als Keimbildner, was zur Herstellung extrem feinzelliger Schäume mit erheblich verbesserten oder neuen Eigenschaften (z. B. nahezu verschwindende Wärmeleitfähigkeit von nanozellulären Schäumen mit organischen Nanofasern) genutzt werden kann. | ||
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Die weltweit erste industrielle Herstellung von Synthesekautschuk erfolgte 1936 in Schkopau im damaligen Buna-Werk. Auch
heute stellt die Herstellung von Synthesekautschuk nach wie vor einen Schwerpunkt in der industriellen Polymererzeugung
in der Region dar.
Hauptanwendungsgebiete von Synthesekautschuken finden sich in der Reifenindustrie und bei der Herstellung technischer Gummiwaren. Speziell bei den in der Reifenindustrie verwendeten Kautschuken werden in großer Menge Füllstoffe wie Ruß oder Silica verwendet. Die Füllstoffe und ihre Wechselwirkung mit der Polymermatrix haben großen Einfluss auf die wichtigen Produkteigenschaften Rollwiderstand, Nassrutschfestigkeit und Abriebsbeständigkeit. Im Rahmen des Innovationsclusters wurde bei der Investitionsbank Sachsen-Anhalt ein Gemeinschaftsprojekt »Neue Füllstoff-Kautschuk-Komposite zur Verbesserung der Energieeffizienz von Reifen« beantragt. Antragsteller sind die DOW Olefinverbund GmbH, die Firma Trovotech GmbH, die Firma Merseburger-Spezialchemikalien und die PSM GmbH aus Merseburg sowie das Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum. Zielrichtung des Projektes ist die Entwicklung von neuen Kautschukkompositen mit vermindertem Rollwiderstand für energieeffiziente Reifen auf der Basis neuartiger glasbasierter Füllstoffe. |
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| Durch die einzigartige Syntheseleistung der Natur existiert eine enorme Vielfalt an niedermolekularen, monomeren und polymeren Verbindungen, die auf unterschiedlichste Weise genutzt werden können. Dabei ist einerseits eine direkte Nutzung nativer Polymere (Cellulose, Stärke, Lignin, Polyhydroxyalkanoate) möglich, andererseits können aber auch die chemischen Grundbausteine durch geeignete Reaktionen gewonnen und einer entsprechenden Synthese zum Aufbau neuer polymerer Verbindungen zugeführt werden. Hierbei gibt es umfangreiche Möglichkeiten, unterschiedliche Strukturelemente zu kombinieren und auf diese Weise Materialien mit gewünschten Eigenschaften zu erzeugen. Die Einführung der neuen Materialien am Markt erfordert zwingend auch Kenntnisse über das Verarbeitungsverhalten (z. B. Compoundierung, Spritzguss, Profilextrusion, Extrusionsblasformen) sowie über die Eigenschaften von Endprodukten. Hierbei stellen die geforderten Endprodukteigenschaften und gewünschten Verarbeitungsmöglichkeiten häufig entscheidende Randbedingungen dar, die bei der Materialentwicklung von vornherein zu berücksichtigen sind. | ||