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Analyse, Verständnis und Nutzung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von thermoplastischen Polyurethanen

Adler, Matthias :
Analyse, Verständnis und Nutzung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von thermoplastischen Polyurethanen.
[Online-Edition: urn:nbn:de:tuda-tuprints-28039]
TU Darmstadt
[Dissertation], (2011)

Offizielle URL: urn:nbn:de:tuda-tuprints-28039

Kurzbeschreibung (Abstract)

Es konnte gezeigt werden, dass die Multiblockcopolymeren mit 3.3'-Dimethyl-4.4'-biphenyldiisocyanat (TODI) /1,4-Butandiol-Blöcken sehr ausgeprägte Sphärolithstrukturen bilden. Die Ursache hierfür kann in der stäbchenförmigen Struktur des TODI/1,4-Butandiol-Hartsegments liegen, das flüssigkristallines Verhalten zeigen kann. Aus toxikologischen und wirtschaftlichen Gründen sollten im zweiten Teil dieser Arbeit Multiblockcopolymeren entwickelt werden, die einen alternativen Polyurethanblock aufweisen und dennoch zum TODI/1,4-Butandiolsystem vergleichbare kristalline Strukturen und mechanische und thermische Eigenschaften besitzen. Als alternativer Polyurethanblock wurde die Kombination aus Diphenylmethan-4,4’-diisocyanat (MDI) und Hydrochinon-Dioxyethylether (HQEE) verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass diese Multiblockcopolymeren auch bei der Synthese ausgeprägte Sphärolithstrukturen bilden. WAXS-Untersuchungen haben gezeigt, dass die kristallinen Strukturen der MDI-HQEE-TPUs eine geringere Ordnung als die der TODI-TPUs besitzen. Es wurde der Einfluss verschiedener Synthese- und Verarbeitungsverfahren auf die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften der MDI-TPUs untersucht. Es konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass durch die Auswahl der richtigen heterogenen Nukleierungsmittel eine Sphärolithstruktur schon bei der Synthese initiiert werden kann, die auch im spritzgegossenen Probekörper gut ausgeprägt ist. Technische Bauteile aus Produktionsansätzen zeigten die technisch relevanten Eigenschaften wie sie von den TODI-TPUs bekannt sind. Somit konnte in dieser Arbeit eine Alternative für TODI-1,4-Butandiol-TPUs auf der Basis von MDI-HQEE-Hartsegmenten entwickelt werden.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2011
Autor(en): Adler, Matthias
Titel: Analyse, Verständnis und Nutzung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von thermoplastischen Polyurethanen
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Es konnte gezeigt werden, dass die Multiblockcopolymeren mit 3.3'-Dimethyl-4.4'-biphenyldiisocyanat (TODI) /1,4-Butandiol-Blöcken sehr ausgeprägte Sphärolithstrukturen bilden. Die Ursache hierfür kann in der stäbchenförmigen Struktur des TODI/1,4-Butandiol-Hartsegments liegen, das flüssigkristallines Verhalten zeigen kann. Aus toxikologischen und wirtschaftlichen Gründen sollten im zweiten Teil dieser Arbeit Multiblockcopolymeren entwickelt werden, die einen alternativen Polyurethanblock aufweisen und dennoch zum TODI/1,4-Butandiolsystem vergleichbare kristalline Strukturen und mechanische und thermische Eigenschaften besitzen. Als alternativer Polyurethanblock wurde die Kombination aus Diphenylmethan-4,4’-diisocyanat (MDI) und Hydrochinon-Dioxyethylether (HQEE) verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass diese Multiblockcopolymeren auch bei der Synthese ausgeprägte Sphärolithstrukturen bilden. WAXS-Untersuchungen haben gezeigt, dass die kristallinen Strukturen der MDI-HQEE-TPUs eine geringere Ordnung als die der TODI-TPUs besitzen. Es wurde der Einfluss verschiedener Synthese- und Verarbeitungsverfahren auf die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften der MDI-TPUs untersucht. Es konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass durch die Auswahl der richtigen heterogenen Nukleierungsmittel eine Sphärolithstruktur schon bei der Synthese initiiert werden kann, die auch im spritzgegossenen Probekörper gut ausgeprägt ist. Technische Bauteile aus Produktionsansätzen zeigten die technisch relevanten Eigenschaften wie sie von den TODI-TPUs bekannt sind. Somit konnte in dieser Arbeit eine Alternative für TODI-1,4-Butandiol-TPUs auf der Basis von MDI-HQEE-Hartsegmenten entwickelt werden.

Freie Schlagworte: Thermoplastische Polyurethane, TODI, MDI, HQEE, Sphärolithstruktur, Polyaddition, Nukleierung
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Chemie > Makromolekulare Chemie
Fachbereich Chemie
Hinterlegungsdatum: 21 Nov 2011 09:49
Offizielle URL: urn:nbn:de:tuda-tuprints-28039
Gutachter / Prüfer: Rehahn, Prof. Matthias
Datum der Begutachtung bzw. der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 20 Juni 2011
Schlagworte in weiteren Sprachen:
Einzelne SchlagworteSprache
thermoplastic polyurethane TPU, TODI, MDI, HQEE, spherulite structures, mechanical properties, nucleation agentEnglisch
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
The objective of this study was to understand the relationship between morphology and mechanical properties of thermoplastic polyurethanes (TPU) based on the diisocyanate 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenyldiisocyanate (TODI), 1,4-butandiol and polycaprolactondio. The macroglycole soft segments form an amorphous matix in which the hard domains are dispersed. The semicrystalline or even cystalline hard domains act as multifunctional cross-link sites. It could by shown, that these TODI-based TPUs build up spherulites. These hard segment spherulithes have an important influence on the mechanical properties of the TODI-TPUs. The spherulite formation is distinctive after the polymer syntheses as well as after injection-molding (IM). The reason for this strong crystallization can be the liquid-crystalline behavior of the TODI-1,4-butadiol hard segments. Another aspect of this work was to transfer this relationship between morphology and mechanical properties of thermoplastic polyurethanes (TPU) based on the diisocyanate 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenyldiisocyanate (TODI), 1,4-butandiol to TPUs based on the diisocyanate MDI and the diol HQEE. It could be shown, that these TPU create spherulites after the syntheses as well. But for the MDI-TPUs the formation of spherulitic structure in injection-molded parts is inhibited. The formation such of a spherulitic structure during the IM-process depends on the molecular weight of the TPUs, the synthesy- strategy and the processing conditions. By using nucleation agent, it is possible to get homogeneous spherulitic crystalline textures in injection molded-parts of MDI-TPU with good mechanical properties comparable to the TODI-TPUs.Englisch
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