Mechanismen und Beeinflussung der Barriereschichtbildung zum Flammschutz von Polymer/Schichtsilikat-Nanokompositen am Beispiel von Expoxidharzen

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Die Flammschutzwirkung von organisch modifizierten Schichtsilikaten wird im Allgemeinen auf eine Agglomeration der Silikatpartikel an der Oberfläche zu einer Barriereschicht für Wärme- und Stofftransport zurückgeführt. In einer gemeinsamen Arbeit der Antragsteller wurde festgestellt, dass diese Grenzschicht nicht nur aus homogenem und geschlossenem Schichtsilikat besteht. Es finden sich auch zum Teil annähernd runde Partikel. Es sollen die Mechanismen der Schicht- und der Partikelbildung (röntgenographisch, Modifikation der Brandprüfung, mikroskopisch, thermoanalytisch, spektroskopisch) untersucht werden, um darauf aufbauend die Flammschutzwirkung bei den als prototypisches Polymer verwendeten Epoxidharzen zu verbessern. Hierzu werden im Wesentlichen Glasbildner dem Nanokomposit zugesetzt oder bereits bei der organischen Modifikation der Schichtsilikate in diese mit eingebaut. Die auf Alumosilikaten basierenden Schichtsilikate sollen dann mit den Glasbildnern (insb. Phosphate, Borate) geschlossene Barriereschichten ausbilden. Ähnliche Synergien erwartet man sich durch die Kombination von Schichtsilikaten und charbildenden Flammschutzmitteln. Zur Optimierung der Materialien und zum Verständnis der ablaufenden Prozesse beim Brand werden die erhaltenen Brandrückstände wie beschrieben charakterisiert. Ziel ist es, Strategien für die Entwicklung von Polymermaterialien mit geringer Brennbarkeit und möglichst kleinen Anteilen an Zusatzstoffen zu entwickeln.