Elastomere Dispersion Füllstoffe

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Elastomere Dispersion Füllstoffe

Arten der Wechselwirkungen von Füllstoffen und Matrix

Die mechanischen Eigenschaften von gefüllten Elastomeren werden entscheidend von der Dispergierung der Füllstoffe (Ruß, Silica u. a.) beeinflusst, die daher genau analysiert werden müssen [1]. Die Füllstoffverteilung in Elastomerwerkstoffen wird durch thermodynamische Wechselwirkungen in Form von

• Polymer-Füllstoff-Wechselwirkungen
• Füllstoff-Füllstoff-Wechselwirkungen (Füllstoff-Interaktionen)

sowie den Mischbedingungen bei der Herstellung [2] beeinflusst.

Während des Mischens werden größere Agglomerate zu kleineren Aggregaten abgebaut und in der Matrix verteilt [3, 4]. Die Qualität einer Mischung hängt bei vergleichbarer Partikelgröße der Füll- und Zusatzstoffe (Alterungsschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel u. a.) und Struktur von thermodynamischen Aspekten, d. h. im Wesentlichen von den komplexen Wechselwirkungen in der diskreten Polymer(Kautschuk)phase ab. Eine gute Füllstoff-Füllstoff-Wechselwirkung begünstigt die Reagglomeration der Partikel, vermindert so die Kautschuk-Füllstoff-Grenzfläche und führt zur Ausbildung von Füllstoffnetzwerken [4].

Beschreibung der Mikro- und Makrodispersion in Elastomeren

Die Charakterisierung des Dispersionszustandes kann in Abhängigkeit von der Partikelgröße mit sehr unterschiedlichen Methoden erfolgen [4] wobei man i. A. zwischen Mikrodispersion (Polymer-Füllstoff-Wechselwirkung) und Makrodispersion (Füllstoff-Füllstoff-Interaktionen) unterscheidet [5]:

• Beurteilung der Mikrodispersion
  • Röntgen-Kleinwinkel-Streuung (SAXS)
  • Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
  • Rasterkraftmikroskopie (AFM)

• Beurteilung der Makrodispersion
  • Glanzschnittverfahren
    (Makrodispersionsgrad)
  • Elektrische Leitfähigkeitsmessung
    (spezifischer Durchgangswiderstand)
  • Black Incorporation Time (BIT)

Literaturhinweise

[1]	Reincke, K.: Elastomere Werkstoffe – Zusammenhang zwischen Mischungsrezeptur, Struktur und mechanischen Eigenschaften sowie dem Deformations- und Bruchverhalten. Habilitation, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Shaker Verlag (2016) (ISBN 978-3-8440-4637-3; siehe AMK-Büchersammlung unter B 2-2)
[2]	Schön, F.: Elastomer/Schichtsilikat Komposite: Einfluss der Füllstoffstruktur auf mechanische, dynamische und Glasbarriere-Eigenschaften. Dissertation, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (2004), https://freidok.uni-freiburg.de/dnb/download/1291 (Zugriff am 25.05.2020)
[3]	Reincke, K.; Bruchmechanische Bewertung von ungefüllten und gefüllten Elastomerwerkstoffen. Dissertation, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Mensch & Buch Verlag Berlin (2005) (ISBN 978-3-86664-021-0; siehe AMK-Büchersammlung unter B 1-13)
[4]	Ziegler, J.: Beeinflussung der Polymer-Füllstoff-Wechselwirkung durch Oberflächenmodifizierung von Füllstoffen. Dissertation (2004), Universität Hannover, https://edocs.tib.eu/files/e01dh04/473013959.pdf (Zugriff am 17.04.2020)
[5]	Hornig, R.: Beschreibung mikro-rheologischer Vorgänge und resultierender Verbundstrukturen beim Elastomermischprozess im Innenmischer durch rheologische Untersuchungen, Dissertation, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (2009) http://digital.bibliothek.uni-halle.de