Chemische Kopplung polymerer Werkstoffe mit funktionalisiertem PTFE-Mikropulver bzw. mit modifiziertem Polyethylen zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften

聚合物材料与功能化聚四氟乙烯微粉或改性聚乙烯的化学偶联，以改善摩擦学性能

• 批准号: 5387261
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Gottfried W. Ehrenstein (†)
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2001-12-31 至 2007-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5387261?language=en
• 关键词: Chemische; Kopplung; polymerer; Werkstoffe; mit

Das Ziel des geplanten Verbundforschungsvorhabens besteht in der Entwicklung neuartiger Werkstoffe für tribologische Anwendungen auf Basis von elastomeren, thermoplastischen und duromeren Grundwerkstoffen mit chemisch gekoppelten Polytetrafluorethylen-Mikropulvern (PTFE) bzw. inkorporiertem PE. Aus dem gesamten Spektrum der technischen Polymere werden repräsentative Vertreter aus den drei Kunststoffgruppen ausgewählt und für tribologische Einsatzgebiete entsprechend modifiziert. Carbonsäurefunktionalisierte PTFE-Mikropulver als Basismaterialien entstehen durch Strahlenmodifizierung von PTFE in Gegenwart von Sauerstoff. Die Synthese der speziell für die Kopplung mit anderen Polymersystemen modifizierten PTFE-Mikropulver bildet somit den Ausgangspunkt für die ingenieurtechnischen Arbeiten. Die Modifizierung von PA-66 durch chemische Kopplung mit maleinsäureanhydridgepfropftem Polyethylen (PE) mit der anschließenden selektiven Vernetzung des PE ist ein weiteres Arbeitsziel für vergleichende Untersuchungen zu den chemisch gekoppelten PTFE-Polyamidmaterialien. PTFE und PE zeichnen sich durch niedrige adhäsive Haftung bzw. Reibungszahl aus. PE besitzt zwar eine geringe Wärmeformstabilität, liegt aber preislich weit unterhalb von PTFE-Werkstoffen. Nach der Herstellung der neuen Werkstoffsysteme werden diese hinsichtlich der mechanischen und tribologischen Eigenschaften charakterisiert. Analog zu den Ergebnissen aus vorangegangenen Untersuchungen zur Herstellung und Charakterisierung von PTFE-Polyamid-6-Materialien am IPF und LKT wird durch die chemische Kopplung von PTFE bzw. PE mit den Matrixpolymeren anstelle der bisherigen physikalisch gebundenen Einlagerung die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften und vor allem eine Erniedrigung der Reibungszahl und die Erhöhung der Verschleißfestigkeit angestrebt. Die chemisch gekoppelten PTFE bzw. PE-Werkstoffsysteme besitzen den Vorteil, dass die für die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften verantwortlichen Zusatzstoffe nicht mehr aus der Matrix herausgerieben werden können. Es sind somit die werkstoff- und verfahrenstechnischen Grundlagen für völlig neuartige Tribowerkstoffe zu entwickeln. Ober die Untersuchung der Verarbeitungsbedingungen und eine erste Optimierung der tribologischen und Werkstoffeigenschaften werden grundlegende Erkenntnisse zu den Zusammenhängen zwischen den Strukturbildungsund Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeitet. Der Ausgangspunkt für die Forschungsarbeiten in diesem Verbundprojekt sind die bisher erfolgreich durchgeführten Arbeiten zu einer chemischen Kopplung zwischen PTFE und PA-6 am IPF. In einer Schmelzemodifizierungsreaktion (reaktive Extrusion) entstehen PTFE-PA-6-Blockcopolymere, die nach Abtrennung des PA-6-Matrixpolymers aus dem PTFE-PA-6-Material für die folgende Kopplungsreaktion mit Eiastomeren und Polyharnstoffen speziell modifiziert und den ingenieurtechnischen Projektpartnern (Teilprojekt 2 und 4) für die weiteren Untersuchungen zur Verfügung gestellt werden. Für die Elastomerkopplung werden die PTFE-PA-Produkte mit olefinischen Doppelbindungen modifiziert, die in der Mischungsherstellung bzw. während der Vulkanisation unter chemischer Kopplung mit dem Matrixelastomer reagieren. Analog reagieren die PTFE-PA-Produkte, speziell mit Hydroxy- und/oder Aminogruppen modifiziert, in der Polyharnstoffbildungsreaktion mit der lsocyanatkomponente unter Ausbildung kovalenter Bindungen. Die Untersuchungen zu den chemisch gekoppelten PTFE-PA-46- und PE-PA-66-Materialien bilden die Basis für die Entwicklung neuartiger Polyamid-Funktionswerkstoffe für tribologische Anwendungen mit erhöhten Anforderungen. Es werden Tribowerkstoffe angestrebt, die auch bei Trockenreibung günstige Gleitreibungseigenschaften und eine hohe Verschleißfestigkeit (auch bei erhöhten Einsatztemperaturen) aufweisen. Die erfolgreiche Bearbeitung des Verbundprojektes basiert auf der interdisziplinären Kooperation zwischen Chemikern und Ingenieuren. Die Grundlagenuntersuchungen zur Materialentwicklung werden an ausgewählten Entwicklungsprodukten bis zur Demonstratorstufe weitergeführt, an denen praxisorientiert die Materialeigenschaften ermittelt werden.

在弹性、热塑性和硬质摩擦材料的基础上，开发新的摩擦学材料，并采用聚四氟乙烯（PTFE）微粉，可使摩擦学材料的摩擦学性能得到改善。墨水瓶从技术上讲，聚合物韦尔登具有代表性的Vertreter来自三个不同的艺术家群体，并为摩擦学研究提供了改进。碳功能性PTFE-微粉碎机作为基础材料，通过PTFE的Strahlenmodifierung在Gegenwart von Sauerstoff中得到应用。Die Synthese der speziell für die Kopplung mit anderen Polymersystemen modifizierten PTFE-Mikropulver bildet somit den Ausgangspunkt für die engenieurtechnischen Arbeiten. PA-66通过马来酸酐接枝聚乙烯（PE）和选择性交联PE进行化学改性是一项非常重要的研究工作，可用于研究化学接枝PTFE-聚酰胺材料。PTFE和PE通过较好的粘合剂粘合。Reibungszahl aus. PE besitzt zwar eine geringe Wärmeformstabilität，liegt aber preislich weit unterhalb von PTFE Werkstoffen.新的工具系统韦尔登具有机械和摩擦学特征。通过对PTFE bzw进行化学处理，可模拟PTFE-Polyamid-6-Materials在IPF和LKT上的热处理和特性。PE与基体聚合物一起构成了一个具有良好物理性能的摩擦学特性测试系统，并且几乎完全是一个Reibungszahl的Erniedrigung和Verschleißfestigkeit angestrebt的Erhöhung。聚四氟乙烯的化学成分。PE-Werkstoffsystem被认为是Vorteil，dass die für die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften verantwortlichen Zusatzstoffe nicht梅尔从Matrix herausgerieben韦尔登könnnen。Es sind somit die werkstoff- und verfaushtechnischen Grundlagen für völlig neuartige Tribowerkstoffe zu entwickeln.通过对摩擦学和工作特性分析的研究和第一次最优化，韦尔登基本上实现了结构特性与结构特性之间的协调。Der Ausgangspunkt für die Forschungsarbeiten in diesem Vertebrae projekt sind die bisher erfolgreich durchgeführten Arbeiten zuiner chemischen Kopplung zwischen PTFE and PA-6 am IPF.在一个Schmelzemodifierungsreaktion（反应性挤出）中，PTFE-PA-6-Blockpolymerere（PTFE-PA-6 - 6-嵌段共聚物）是由PTFE-PA-6-Material（材料）制成的PA-6-Matrixpolymers（PA-6-基体聚合物），用于通过Eistomeren和Polyharnstoffen特殊改性和工程技术合作项目（Teilprojekt 2和4）进行更广泛的研究，以确保韦尔登的稳定性。对于弹性体填充韦尔登-PA-产品，采用烯烃双组分改性，在混合物中进行。通过化学Kopplung与基体弹性体反应进行硫化。类似物是PTFE-PA-产品，特别是羟基和/或氨基改性的，在聚碳酸酯培养反应中使用异氰酸酯组分，然后进行辅助培养。通过化学方法对PTFE-PA-46-和PE-PA-66-材料的研究，为开发新型聚酰胺功能材料提供了基础。这是韦尔登的三重压力，也是由Trockenreibung Günstige Gleitreibungseigenschaften和一个高的Verschleißfestigkeit（也是由erhöhten Einsatztemperaturen）aufweisen。在化学和工程领域的跨学科合作基础上，开展了可持续发展项目。材料加工韦尔登的基本原理是由演示材料制成的，并以实用为导向，使材料特性韦尔登得以实现。