Deformation behaviour of random ethylene-alpha-olefin copolymers by long-term loading

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Die metallocen-katalysierten Copolymeren aus Ethylen und alpha-Olefinen (1-Okten, 1-Hexen u.ä.) können wegen ihres elastomertypischen Verhaltens bei ihrer Anwendung und ihrer thermoplastischen Verarbeitbarkeit in die Gruppe der teilkristallinen thermoplastischen Elastomere eingeordnet werden. Die statistische Ethylensequenzlängenverteilung zwischen den Kurzkettenverzweigungen verursacht ein breites kontinuierliches Kristallitgrößenspektrum und gibt die Möglichkeit die Kristallitmorphologie und den Kristallinitätsgrad durch Variation des alpha-Olefingehaltes, der thermischen Vorgeschichte und der Temperatur zu steuern. Da diese Materialien Anwendung als flexible Spritzguss- und Extrusionserzeugnisse (ggf. auch als Folien) finden, ist die Kenntnis ihres Deformationsverhaltens insbesondere unter Langzeitbelastung sowie dessen Vorhersage von essentiellem Interesse. Der Zugang dazu kann auf der Basis des Relaxations/Retardationszeitspektrums erfolgen. Darüber hinaus ist die gezielte Einstellung der mechanischen Eigenschaften durch den alpha-Olefingehalt und die Beeinflussung der thermischen Vorgeschichte von großem anwendungstechnischen Interesse. Bisher sind keine dementsprechenden systematischen Untersuchungen bekannt. Auch für das praxisrelevante Kriech- bzw. Relaxationsverhalten der metallocen-katalysierten Copolymeren aus Ethylen und alpha-Olefinen im nichtlinear-viskoelastischen Deformationsbereich existieren keine Arbeiten. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Untersuchung des linearen und nichtlinearen viskoelastischen Deformationsverhaltens metallocen-katalysierter Ethylen-alpha-Olefin-Copolymere und die Entwicklung eines Modells zur Vorhersage deren Langzeitdeformationsverhaltens. Das Ziel soll durch die experimentelle Ermittlung der Relaxationsfunktionen der Ethylencopolymere im statischen Kriech- bzw. Spannungrelaxationsversuch (mechanische Relaxationsspektroskopie) und die Ermittlung des Relaxations- bzw. Retardationszeitspektrums sowie die modellgestützte Analyse des Einflusses der Kristallitmorphologie und des Kristalinitätsgrades auf das Relaxationsverhalten in einem breiten Deformationsbereich erreicht werden. Neben isotropen Proben mit definiert eingestellter Struktur soll auch die Untersuchung praxisnah extrudierter Proben erfolgen, um damit den Verarbeitungseinfluss auf die Strukturbildung und die daraus resultierenden Eigenschaften zu erfassen.