Verfahrensentwicklung zur Einarbeitung nanoskaliger Suspensionen in Polyethylenterephthalat

Von:

Matthias Wilhelm

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Die Einarbeitung agglomeratfreier, pulverförmiger Nanopartikel in thermoplastische Matrices ist mit hohen Anforderungen an die chemische Modifizierung und Verfahrenstechnik zur Aufbereitung von Thermoplasten verbunden. Innerhalb dieser Arbeit erfolgt die Entwicklung einer Anlagen- und Verfahrenstechnik zur Einarbeitung von Nanopartikeln in Polyethylenterephthalat basierend auf der Koppelung eines Doppelschneckenextruders mit einem Multitrotationsystem. Zur Vermeidungvon Agglomeraten werden die Partikel nicht als Pulver, sondern gebunden und stabilisiert in einem Trägermedium verarbeitet. Durch die Verwendung einer gut dispergierten und niedrig gefüllten Suspension wird eine disperse Verteilung von Primärnanopartikeln erreicht. Anhand experimenteller Untersuchungen, analytischer Berechnungen und theoretischer Betrachtungen werden in einem ersten Teil das Agglomerationsverhalten und die Bindungskräfte von Nanopartikeln untersucht. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird die Verfahrenstechnik entwickelt. Neben der effektiven Einarbeitung der Partikel steht bei der Verwendung einer niedriggefüllten und wasserbasierten Suspension die Vermeidung des hydrolytischen Abbaus von PET im Fokus. Im letzten Teil der Arbeit werden die hergestellten Compounds auf ihre thermischen und mechanischen Grundeigenschaften untersucht sowie im Anwendungsfeld PET Flasche getestet. Weiterhin wird die Verfahrenstechnik für weitere Partikel-Kunststoff-Systeme auf ihre Anwendbarkeit überprüft.