Immobilisierung von Nanoteilchen auf Kunststoffoberflächen mit Hilfe funktioneller Polymere durch oberflächenreaktives Spritzgießen

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In der Arbeitsgruppe wurde eine Methode entwickelt, um Kunststoffoberflächen während des Spritzgießens in situ chemisch zu modifizieren. Unter Ausnutzung der hohen Temperatur der Schmelze wurde eine dünne Schicht (Monolage) eines reaktiven funktionellen Polymers, das zuvor im Spritzgießwerkzeug appliziert wurde, an die spätere Formteiloberfläche chemisch fest gebunden. Durch Variation dieses Polymers kann der Modifizierungseffekt gesteuert werden. Durch Einbeziehung von Nanopartikeln in das Schichtsystem können die Möglichkeiten der Modifizierung stark erweitert werden. Die Nanopartikel müssen dazu fest in der Schicht gebunden sein. Die Immobilisierung der Partikel erfolgt zum einen über intramolekulare Wechselwirkungen zum funktionellen Polymer und durch partielle Verankerung im Kunststoff. Zum anderen werden unter Ausnutzung der Schmelzetemperatur Netzwerkbindungen geknüpft, wobei das Netzwerk die Partikel einschließt, ohne die Zugänglichkeit der Partikel für kleine Moleküle zu beeinträchtigen. Die Aufgabe dieses Forschungsvorhabens besteht in der wissenschaftlichen Aufklärung von Zusammenhängen bei der Präparation dieser stabilen dünnen Schichtsysteme aus funktionellen Polymeren bzw. deren Netzwerken und Nanopartikeln auf der Oberfläche von Kunststoffformteilen durch Spritzgießen. Insbesondere werden die Rahmenbedingungen für die Realisierung der Vernetzungsreaktionen in diesen speziellen Geometrien zwischen Schmelzeoberfläche und Werkzeugwand und unter den speziellen thermischen Bedingungen aufgeklärt. Die Eigenschaften der derart geschaffenen Schichten werden charakterisiert und Schlussfolgerungen zu Verwendungsmöglichkeiten werden gezogen