Untersuchung der Kompatibilisierung von Polymerblends aus Polyamid-6 und Polyethylen

Kühn, Jan-Ole GND

Durch eine chemische Verknüpfung von Polyamid-6 (PA6) und Polyethylen (PE) ist esmöglich, die Eigenschaften beider Polymere in einem Polymerblend zu kombinieren. Diese Verknüpfung der beiden Polymerphasen über kovalente Bindungen wird als chemische Kompatibilisierung bezeichnet.In dieser Arbeit wird untersucht, wie sich die chemische Kompatibilisierung zwischen PA6 und PE in Polymerblends auf die Ergebnisse rheologischer und thermoanalytischer Untersuchungen auswirkt. Dazu wird in drei Ansätzen der Grad der Kompatibilisierung von PA6-PE-Blends chemisch variiert. Die Verknüpfung mit PE erfolgt in der Polyamidphase über Aminoendgruppen. Seitens des Polyethylens erfolgt die Kompatibilisierung über Maleinsäureanhydrid, welches chemisch an das Polyethylen gebunden wird. Steigt der Gehalt an Aminoendgruppen oder Maleinsäureanhydrid, nimmt die Anzahl kovalenter Bindungen zwischen den Polymeren zu und das elastische Verhalten der Polymerblends steigt. Dieses elastische Verhalten wird über oszillationsrheologische Untersuchungen der Polymerblends bestimmt und mit dem Grad der Kompatibilisierung korreliert. Weiterhin werden die Polymerblends dieser Arbeit thermoanalytisch mittels dynamischer Differenzkalorimetrie und Thermogravimetrie charakterisiert. Mit der Kompatibilisierung von PA6 und PE sinkt die Schmelztemperatur beider Polymerphasen im Vergleich zu den Ausgangspolymeren. Durch die Kompatibilisierung werden kristalline Teilbereiche der Polymerphasen reduziert, woraus niedrigere Schmelztemperaturen der Polymerphasen im PA6-PE-Blend resultieren. Um den Einfluss des Grades der Kompatibilisierung auf die Haftung der Polymerblends in Polymer-Stahl-Verbünden zu beschreiben, werden Folien der Polymerblends mit verzinkten Stahlblechen zu Verbünden verpresst und mittels Schälzugversuch untersucht. Mit steigender Kompatibilisierung der Polymerblends nimmt die Haftung im Verbund ab. Durch die Darstellung der Verteilung von Polyamid-6 und Polyethylen in den Polymerblends kann diese Entwicklung auf eine ungleichmäßige Verteilung von Polyethylen in der PA6-Phase zurückgeführt werden.

Due to a chemical reaction between polyamide-6 and polyethylene, it is possible to combine the properties of polyamide-6 (PA6) and polyethylene (PE) in a polymer blend. This chemical reaction between polyamide-6 and polyethylene is called reactive compatibilization. Within this thesis, the impact of a chemical compatibilization between polyamide-6 and polyethylene to the results of rheological and thermoanalytical methods of these polymer blends is analysed. Therefore the degree of compatibilization of PA6-PE-blends is varied in three approaches. The compatibilization is performed by the amino end groups of the polyamide phase. In the polyethylene phase, the compatibilization is performed by maleic anhydride, which is chemically linked to the polyethylene backbone. With a rising content of amino end groups or maleic anhydride, the number of covalent bonds between the polymers and therefore the elastic behaviour of the polymer blend rises. The elastic behaviour is determined by oscillatory rheology and correlated with the degree of compatibilization of the polymer blend. Furthermore the polymer blends are characterised by differential scanning calorimetry and thermal gravimetric analysis. Due to the compatibilization of polyamide-6 and polyethylene, the melting temperature of both polymer phases in the polymer blend decreases compared to the starting polymers. The compatibilization reduces crystalline areas of the polymer phases, which results in a lowering of the melting temperatures of the polymer phases in the PA6-PE-blends. To investigate the influence of the degree of compatibilization on the adhesion of the polymer blends in polymer blend-steel-composites, cast foils of the polymer blends are pressed into composites with steel sheets and analysed using a T-Peel test. With increasing compatibilization of the polymer blends, the adhesion of the polymer blend in the polymer-steel-composite decreases. By visualizing the distribution of polyamide-6 and polyethylene in the polymer blends, this development can be attributed to an uneven distribution of polyethylene in the polyamide phase.

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Kühn, J.-O., 2020. Untersuchung der Kompatibilisierung von Polymerblends aus Polyamid-6 und Polyethylen. https://doi.org/10.17185/duepublico/73206
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