In diesem Projekt wurden die im Vorgängerprojekt begonnenen Untersuchungen zur dynamischen Vulkanisation von Blends aus epoxidiertem Naturkautschuk (ENR) und einem langkettenverzweigten Polyethylen (LDPE) in einem Laborextruder fortgeführt. Zunächst wurde für die nichtreaktiven Blends ein rheologisches Kriterium für den Existenzbereich cokontinuierlicher Morphologien entwickelt. Bei konstanter Zusammensetzung (45:55 ENR/LDPE) wurde anschließend die sich unter reaktiven Bedingungen mit Dicumylperoxid als Vernetzer einstellende Morphologie in Abhängigkeit von der Konzentration untersucht. Die Analyse mittels AFM zeigte in allen Fällen eine disperse LDPE-in-ENR-Morphologie, die mit wachsender Vernetzerkonzentration einen zunehmenden Dispersionsgrad aufweist. Im Gegensatz dazu führt die dynamische Vulkanisation mit Bismaleinimid (3% in ENR, 45:55 ENR/LDPE) zu nahezu cokontinuierlicher Phasenmorphologie mit starker Tendenz zur Phaseninversion.
Der Grund für die unterschiedlichen Morphologien der Blends ist die unzureichende Selektivität der Vernetzung der Kautschukphase durch Diffusion bei Verwendung von Dicumylperoxid, selbst wenn dieses im Kautschuk vorgemischt eingesetzt wird. Die Kenntnis dieses Verhaltens kann kostenintensive Vorversuche bei der Herstellung thermoplastischer Vulkanisate (TPV) mit ENR als Kautschukphase vermeiden.
Versuche mit Bismaleinimid und verschiedenen Phasenvermittlern, wie Vestenamer (Degussa), PE (PE-g-MSA, MT 22 sowie PE-g-AS, MT 35, Kometra), Struktol 60NS (Schill & Seilacher), ergaben TPVs mit guter bis sehr guter Dispersion des Kautschuks im Submikronbereich. Diese Ergebnisse können für kleine und mittlere Unternehmen genutzt werden, um die Morphologie von TPVs mit ENR zu optimieren.
Außerdem wurde ein Verfahren, basierend auf diffuser Lichtstreuung, im Hinblick auf die mögliche Anwendbarkeit bei der in situ Charakterisierung heterogener, nichttransparenter Polymersysteme unter Verarbeitungsbedingungen getestet. Mit dem im Projekt an einem Glaskugel/Polymer-Modellsystem getesteten Verfahren kann die Partikelverteilung bestimmt werden, wobei die Methode robust und einfach anwendbar ist und Materialentwicklern Chancen zur Charakterisierung heterogener Polymermaterialien bietet.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 7/2003 bis 6/2005 am Freiburger Materialforschungszentrum an der Universität Freiburg (Stefan-Meier-Str. 21, 79104 Freiburg, Tel. (07 61) 203-62 76) unter der Leitung von Prof. Dr. W. Gronski (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. R. Mülhaupt).