Die Kenntnis über die Netzknotendichte ist notwendig, um sowohl die Qualität von Elastomeren beurteilen zu können, als auch für die Optimierung der Vulkanisationsbedingungen und für die Herstellung von Spezialelastomeren mit verbesserten Eigenschaften. Zu diesen Eigenschaften zählt insbesondere die Alterung von Elastomeren. Des Weiteren hängen die Mobilität der Moleküle und die Netzwerkdynamik zu einem großen Teil von der Netzknotendichte ab. Diese wird durch die Konzentration des Vernetzungsreagenz beeinflusst.
Sowohl mechanische als auch thermisch-oxidative Alterung beeinflussen das polymere Netzwerk, können die Netzknotendichte verändern und führen zu einem Funktionsausfall. Dabei entstehen polymere Abbauprozesse, die eine Vorschädigung der Materialeigenschaften und eine spätere Alterung begünstigen. Um diese Phänomen frühzeitig zu erkennen, um z.B. einen Ausfall eines Bauteils zu verhindern, müssen die Alterungsprozesse, die in hohem Maß die Lebensdauer von Elastomerbauteilen beeinflussen, untersucht werden.
Ziel dieses Praktikums war es die Netzknotendichte und die thermisch-oxidative Alterungseigenschaft von peroxidvernetztem EPDM und deren Korrelation zu untersuchen. Für die Untersuchung des Einflusses der Netzknotendichte wurden verschiedene Konzentrationen an Peroxid für die Vernetzung verwendet. Die quantitative Abschätzung der gebildeten Netzknoten erfolgte mit Rheometer-Messungen, NMR-Relaxationsversuchen und Gleichgewichtsquellung. Um die Korrelation zwischen der Netzknotendichte und den thermisch-oxidativen Alterungseigenschaften zu untersuchen wurden Untersuchungen an der Chemilumineszenz (CL) mit extrahierten und nicht-extrahierten Proben durchgeführt. Für die Bestimmung der Verformbarkeit in Abhängigkeit von der Netzknotendichte wurde der Druckverformungsrest (DVR) gemessen, der mechanische Alterung (unter Stress) und chemische Alterung (ther-misch-oxidativ) global beschreibt.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung und Zielsetzung
- Theoretische Grundlagen
- Elastomer
- EPDM
- Vernetzung mit Peroxiden
- Netzknotendichte
- Bestimmung mit Rheometer-Messung
- Bestimmung mit NMR
- Bestimmung mit Gleichgewichtsquellung
- Alterung von Elastomeren
- Chemilumineszenz
- Druckverformungsrest
- Elastomer
- Experimentelles
- Untersuchte Materialien
- Methoden und Messparameter
- Ergebnisse und Auswertung
- Bestimmung der Netzknotendichte
- Bestimmung mit Rheometer
- Bestimmung mit NMR
- Bestimmung mit Gleichgewichtsquellung
- Vergleich der Netzknotendichte aus Gleichgewichtsquellung und NMR
- Untersuchung der thermisch-oxidativen Alterungseigenschaft
- Extraktion bei der Chemilumineszenz-Messung
- Chemilumineszenz-Messung
- Reaktionskinetik der Chemilumineszenz-Reaktion
- Untersuchung des Druckverformungsrest
- Bestimmung der Netzknotendichte
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Forschungsarbeit untersucht den Einfluss der Netzknotendichte von peroxidisch vernetztem EPDM auf dessen thermisch-oxidative Alterungseigenschaft und den Druckverformungsrest. Die Zielsetzung ist es, den Zusammenhang zwischen der Netzknotendichte und diesen beiden Eigenschaften zu quantifizieren und zu verstehen.
- Einfluss der Netzknotendichte auf die thermisch-oxidative Alterung von EPDM
- Bestimmung der Netzknotendichte mittels verschiedener Methoden (Rheometrie, NMR, Quellung)
- Korrelation zwischen Netzknotendichte und Druckverformungsrest
- Analyse der Chemilumineszenz als Methode zur Untersuchung der Alterung
- Vergleich verschiedener Methoden zur Bestimmung der Netzknotendichte
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung und Zielsetzung: Diese Einleitung beschreibt die Forschungsfrage und die Zielsetzung der Arbeit, die darin besteht, den Einfluss der Netzknotendichte von peroxidisch vernetztem EPDM auf seine Alterungseigenschaften und den Druckverformungsrest zu untersuchen. Die Motivation für die Arbeit wird erläutert und die verwendeten Methoden werden kurz vorgestellt. Der Rahmen der Arbeit wird definiert.
Theoretische Grundlagen: Dieses Kapitel legt die theoretischen Grundlagen für die experimentelle Arbeit dar. Es werden die Eigenschaften von EPDM, insbesondere seine Vernetzung mit Peroxiden, detailliert erklärt. Die verschiedenen Methoden zur Bestimmung der Netzknotendichte (Rheometrie, NMR, Quellung) werden beschrieben und ihre Prinzipien erläutert. Schließlich werden die theoretischen Aspekte der Alterung von Elastomeren, einschließlich der Chemilumineszenz als Messmethode, und des Druckverformungsrestes behandelt. Der Fokus liegt auf den physikalisch-chemischen Prozessen, die die untersuchten Eigenschaften beeinflussen.
Experimentelles: In diesem Kapitel werden die verwendeten Materialien und die detaillierten Methoden der experimentellen Untersuchung beschrieben. Die verwendeten EPDM-Proben mit unterschiedlichen Peroxidkonzentrationen werden spezifiziert, und die Durchführung der Rheometrie, NMR-Messungen, Quellungsversuche, Chemilumineszenz-Messungen und Druckverformungsrest-Bestimmungen wird präzise erläutert. Alle relevanten Parameter und Messbedingungen werden festgehalten, um die Reproduzierbarkeit der Experimente zu gewährleisten.
Schlüsselwörter
EPDM, Peroxidvernetzung, Netzknotendichte, thermisch-oxidative Alterung, Chemilumineszenz, Druckverformungsrest, Rheometrie, NMR, Quellung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu: Einfluss der Netzknotendichte von peroxidisch vernetztem EPDM auf dessen Alterungseigenschaften
Was ist das Thema dieser Forschungsarbeit?
Die Arbeit untersucht den Einfluss der Netzknotendichte von peroxidisch vernetztem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) auf dessen thermisch-oxidative Alterungseigenschaften und den Druckverformungsrest. Ziel ist es, den Zusammenhang zwischen Netzknotendichte und diesen Eigenschaften zu quantifizieren und zu verstehen.
Welche Methoden wurden zur Bestimmung der Netzknotendichte verwendet?
Es wurden drei Methoden zur Bestimmung der Netzknotendichte eingesetzt: Rheometrie, Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und Gleichgewichtsquellung. Die Arbeit vergleicht die Ergebnisse dieser verschiedenen Methoden.
Wie wurde die thermisch-oxidative Alterung untersucht?
Die thermisch-oxidative Alterung wurde mittels Chemilumineszenz-Messungen und durch die Bestimmung des Druckverformungsrestes untersucht. Die Reaktionskinetik der Chemilumineszenz-Reaktion wurde analysiert.
Welche Materialien wurden untersucht?
Die Arbeit untersucht EPDM-Proben mit unterschiedlichen Peroxidkonzentrationen, um verschiedene Netzknotendichten zu erzielen. Die genauen Spezifikationen der verwendeten Materialien sind im Kapitel "Experimentelles" detailliert beschrieben.
Welche Schlüsselergebnisse werden präsentiert?
Die Ergebnisse beinhalten den Vergleich der Netzknotendichten, die mit den verschiedenen Methoden (Rheometrie, NMR, Quellung) ermittelt wurden. Weiterhin werden die Ergebnisse der Untersuchungen zur thermisch-oxidativen Alterung (Chemilumineszenz und Druckverformungsrest) präsentiert und der Zusammenhang zwischen Netzknotendichte und Alterungseigenschaften analysiert.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in die Kapitel Einleitung und Zielsetzung, Theoretische Grundlagen, Experimentelles, Ergebnisse und Auswertung, sowie Zusammenfassung und Ausblick. Das Inhaltsverzeichnis bietet einen detaillierten Überblick über die einzelnen Abschnitte.
Welche theoretischen Grundlagen werden behandelt?
Die theoretischen Grundlagen umfassen die Eigenschaften von EPDM, insbesondere die Peroxidvernetzung, die Prinzipien der verschiedenen Methoden zur Netzknotendichtebestimmung (Rheometrie, NMR, Quellung), die theoretischen Aspekte der Alterung von Elastomeren und die Chemilumineszenz als Messmethode für die Alterung.
Wie werden die Ergebnisse ausgewertet?
Die Ergebnisse werden umfassend ausgewertet, indem die Daten der verschiedenen Messmethoden verglichen und Korrelationen zwischen Netzknotendichte und den Alterungseigenschaften hergestellt werden. Die Reaktionskinetik der Chemilumineszenz wird analysiert, um ein tieferes Verständnis der Alterungsprozesse zu ermöglichen.
Was ist der Ausblick der Arbeit?
Der Ausblick beschreibt mögliche zukünftige Forschungsarbeiten, die auf den Ergebnissen dieser Arbeit aufbauen. Konkrete Forschungsfragen werden hier angedeutet.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: EPDM, Peroxidvernetzung, Netzknotendichte, thermisch-oxidative Alterung, Chemilumineszenz, Druckverformungsrest, Rheometrie, NMR, Quellung.
- Arbeit zitieren
- MSc Joana Diekmann (Autor:in), 2008, Der Einfluss der Netzknotendichte von peroxidisch vernetztem EPDM auf die thermisch-oxidative Alterungseigenschaft und den Druckverformungsrest, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/170239
