Entwicklung und Charakterisierung leitfähiger Elastomer-Blend-Systeme
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Beschreibung
Die Entwicklung von elastomeren Werkstoffen und ihren Produkten fokussiert sich zunehmend auf Spezialanwendungen mit zusätzlichen Anforderungen. Dies sind beispielsweise intelligente Produkte, die nicht nur ihre primäre Aufgabe erfüllen, sondern auch eine Information über ihren Betriebszustand oder Alterungszustand geben. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde ein Material entwickelt, dessen Widerstand in einem sehr engen Temperaturbereich stufenartig ansteigt (PTC-Effekt). Diese Funktion kann messtechnisch leicht erfasst werden und so beispielsweise über die Anzahl der Betriebszyklen eine Auskunft über den Alterungszustand geben oder als selbstregulierendes Heizmaterial genutzt werden. Die Entwicklung eines elastomeren Sensormaterials mit einem hohen PTC-Effekt basiert auf dem Verblenden eines Kautschuks mit einem weichen, teilkristallinen Thermoplast (LLDPE). In dieser Arbeit werden Einflussfaktoren auf das temperaturabhängige Leitfähigkeitsverhalten solcher Werkstoffe untersucht. Dazu gehören: der Füllstoffgehalt, die Füllstofflokalisation innerhalb der heterogenen Phasen des Zweikomponentensystems, die LLDPE Type, der LLDPE-Gehalt und der verwendete Kautschuktyp.
Die hergestellten Werkstoffe wurden mit unterschiedlichen Methoden bezüglich ihres temperaturabhängigen Leitfähigkeitsverhaltens analysiert und die Ergebnisse miteinander verglichen. Dabei wurden, neben der bereits etablierten temperaturabhängigen Gleichstrom-Widerstandsmessung an vulkanisierten Probekörpern und der elektrischen Charakterisierung im Rheometer, zwei weitere Methoden zur Charakterisierung der temperaturabhängigen Leitfähigkeitseigenschaften entwickelt. Eine Methode ermöglicht die ortsaufgelöste temperaturabhängige Leitfähigkeitsmessung mit dem Rasterkraftmikroskop über eine Nanoindentationsmethode. Die zweite Methode dient zur Ermittlung der temperaturabhängigen Wechselstrom-Leitfähigkeit und basiert auf der dielektrischen Spektroskopie. Sie ermöglicht eine genauere Untersuchung des gesamten Füllstoffnetzwerks im rußgefüllten Werkstoff.
Autor*in
Eugenie Karasewitsch