F&E Schwerpunkte / Schwerpunkt: Herstellung von Funktionsschichten

Funktionale Nanokomposite

In den vergangenen Jahren sind am IOM strahlengehärtete Nano-Aluminiumcarboxylat/Mikrokorund (mC)-Acrylatkomposite präpariert worden, deren oberflächenmechanische und viskoelastische Eigenschaften im Vergleich zu den früher untersuchten komplementären Systemen mit SiO₂ als nanoskaliger Füllstoff-Komponente signifikant verbessert sind. Es war in der Folge evident, die aus neuartigen Aluminiumcarboxylat-Feinstpulvern durch oxidative Pyrolyse erhaltenen Nanokorunde (nC) als zusätzliche Füllstoffe für polymere Beschichtungen zu nutzen. Dabei wurde für Acrylat-Komposite ein synergetischer Nano/Nano-Modifizierungseffekt hinsichtlich des Speichermoduls, der Glasübergangstemperatur, der Diamant-Ritzhärte, maximaler Oberflächenhärte sowie Martens-Härte gefunden, während ein synergetischer Nano/Nano/Mikro-Effekt bezüglich der Abriebfestigkeit zu verzeichnen ist.

Dynamisch-mechanische Thermoanalyse von Acrylat-Kompositbeschichtungen gefüllt mit 30/15 Ma.-% Al-maleat/nC (a), 30/15 Ma.-% Al-maleat/mC-Plakor 15 (b) und 30/7.5/7.5 Ma.-% Al-maleat/nC/mC-Plakor 15 (c).

Abrieb (2 Reibrollen CS-0 belegt mit Schmirgelpapier S-42) von Acrylat-Kompositbeschichtungen gefüllt mit 30/15 Ma.-% Al-maleat/nC (a), 30/15 Ma.-% Al-maleat/mC-Plakor 15 (b) und 30/7.5/7.5 Ma.-% Al-maleat/nC/mC-Plakor 15 (c).

Bezüglich der Präparation und Charakterisierung von Metallcarboxylat-Nanopartikeln sowie der resultierenden polymeren Komposite mit verbesserten oberflächenmechanischen und viskoelastischen Eigenschaften erfolgte im Jahre 2006 eine nationale und internationale Patenterteilung. Dieses Patent ist somit zur Lizensierung für externe Nutzer frei. Eine weitere Patentanmeldung hinsichtlich komplementärer Metalloxid-Feinstpulver sowie der entsprechenden polymeren Systeme wurde im Jahre 2007 vorgenommen. Gegenwärtig bestehen Kooperationen mit den Firmen Solvay Bad Honnef, DuPont Performance Coatings Wuppertal und BASF Coatings Münster bezüglich der Industrieeinführung nanopartikulär gefüllter Polymer-Komposite.

Ausgewählte Publikationen zu diesem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt

• H.-J. Gläsel, E. Hartmann, L. Wennrich, T. Höche, M. R. Buchmeiser, Novel nanosized aluminium carboxylates: Synthesis, characterization and use as nanofillers for protective polymeric coatings, Macromol. Mater. Eng. 292 (2007) 70-77.
• H.-J. Gläsel, E. Hartmann, L. Wennrich, R. Mehnert, C. Thieroff, M. R. Buchmeiser, Novel basic aluminium carboxylate nanopowder reinforced polyacrylate, polyurethane, epoxide and polyolefin matrices, Polym. Mater.: Sci. Eng. 94 (2006) 785-786.
• R. Grigalaitis, J. Banys, E. Erdem, R. Böttcher, H.-J. Gläsel, E. Hartmann, Dielectric investigations and theoretical calculations of size effect in lead titanate nanocrystals, IEEE Transactions Ultrasonics Ferroelectrics and Fequency Control 53 (2006) 2270-2274.

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