Zähigkeitseigenschaften von Celluloseacetat und Celluloseacetat-Blends

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dc.contributor.corporatenameKassel, Universität Kassel, Fachbereich Maschinenbau
dc.contributor.refereeHeim, Hans‐Peter (Prof. Dr.‐Ing.)
dc.contributor.refereeGanster, Johannes (Prof. Dr.)
dc.date.accessioned2023-04-24T15:15:43Z
dc.date.available2023-04-24T15:15:43Z
dc.date.issued2023
dc.descriptionZugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2022ger
dc.identifierdoi:10.17170/kobra-202301167385
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/123456789/14629
dc.language.isoger
dc.publisherkassel university press
dc.publisher.placeKasselger
dc.relation.isbn978-3-7376-1096-4
dc.rightsNamensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/*
dc.subjectCellulosediacetatger
dc.subjectCellulosediacetat-Blendger
dc.subjectTriethylcitratger
dc.subjectGlycerintriacetatger
dc.subjectWeichmacherger
dc.subjectBruchmechanikger
dc.subjectSchlag- und Kerbschlagzähigkeitger
dc.subject.ddc620
dc.subject.swdWeichmacherger
dc.subject.swdCelluloseacetateger
dc.subject.swdBruchmechanikger
dc.subject.swdKerbschlagzähigkeitger
dc.titleZähigkeitseigenschaften von Celluloseacetat und Celluloseacetat-Blendsger
dc.typeBuch
dc.type.versionpublishedVersion
dcterms.abstractDie vorliegende Arbeit befasst sich mit den Zähigkeitseigenschaften von Cellulosediacetat und dessen Blends. Es wurden hierbei die intrinsichen (Einfluss der Molmasse des verwendeteten Cellulosediaceats) und extrinsischen (Weichmachung und Blenden von Cellulosediacetat) Faktoren untersucht, die Einfluss auf die Zähigkeitseigenschaften von Cellulosediacetat ausüben. Weiterführend wurde untersucht, in welchem Maß die Zähigkeitseigenschaften des Cellulosediacetats von dessen β-Relaxation abhängen und in wie weit sich die β-Relaxation durch extrinsische Faktoren beeinflussen lässt. Ebenfalls wurde der Einfluss der Prüfbedingung, wie die Temperatur und die Dehngeschwindigkeit, auf die Zähigkeitseigenschaften geprüft. Durch die Zugabe von Weichmachern (15 – 40 Gew.-%) in Cellulosediacetat konnte dessen Bruchdehnung unter quasi-statischer Belastung im Zugversuch erhöht werden. Es zeigte sich, dass mit sinkender Molmasse die Bruchdehnung des Cellulosediacetats zunimmt. Bruchmechanische Untersuchungen zeigten ebenfalls eine Zunahme der Bruchzähigkeit mit steigendem Weichmacheranteil. Die β-Relaxation des CDAs kann durch die Zugabe von Weichmachern beeinflusst werden. Mit zunehmenden Weichmacheranteil verschiebt sich die β-Relaxation des Cellulosediacetats zu geringeren Temperaturen. Da nachgewiesen werden konnte, dass die Zähigkeitseigenschaften des CDAs mit dessen β-Relaxation korrelieren, verschiebt sich der Spröd-Zäh-Übergang, bei der Untersuchung der Schlag- und Kerbschlagzähigkeit, ebenfalls zu geringeren Temperaturen. Das Blenden von Cellulosediacetat mit thermoplastischen Urethanen (TPUs) führte zu thermodynamisch nicht mischbaren Blends. Die Bruchdehnung des CA/TPUBlends blieb annähernd konstant, bis mit einem TPU-Anteil von > 10 Gew.-% diese unter dem Referenzwert lag. Die Schlagzähigkeit des Cellulosediacetats konnte mit TPU-Anteilen von 2,5 bzw. 5 Gew.-% leicht verbessert werden. Mit steigendem Anteil an TPU und somit steigender Partikelgröße und Verteilungsbreite sank die Schlagzähigkeit jedoch deutlich ab. Bei der Untersuchung der Bruchzähigkeit konnte trotz schlechter Phasenanbindung des TPUs (REM-Untersuchungen) eine stetige Zunahme bis zu einem TPU-Anteil von 10 Gew.-% verzeichnet werden. Untersuchungen mittels REM zeigten, dass es trotz der Zugabe von Kompatibilisatoren zu keiner verbesserten Phasenverträglichkeit und somit zu keiner verbesserten Adhäsion zwischen den beiden Blendpartnern, dem TPU und dem CDA, kommt. Durch die Zugabe des Kompatibilisators, welcher ebenfalls eine Weichphase darstellt, erhöht sich die Konzentration der Weichphase im CDA. Mit steigender Kompatibilisatorkonzentration nimmt der Partikeldurchmesser der Weichphase (TPU) zu und die Verteilungsbreite steigt ebenfalls an. Beides führt zu einer Verringerung Bruchdehnung und zu schlechteren Schlag- und Kerbschlagzähigkeiten.ger
dcterms.abstractThe present work deals with the overall toughness of cellulose diacetate and its blends. The intrinsic (influence of the molar mass of cellulose diacetate used) and extrinsic (plastication and blending of cellulose diacetate) factors that influence the toughness of cellulose diacetate were investigated. Furthermore, the extent to which the toughness properties of cellulose diacetate depend on its β-relaxation and how the β-relaxation can be influenced by extrinsic factors were investigated. The influence of the test conditions, such as temperature and strain rate, on the toughness of cellulose diacetate was also examined. The addition of plasticizers (15 – 40 wt.%) to cellulose diacetate increased its elongation at break under quasi-static loading. It was found that with decreasing molar mass, the elongation at break of cellulose diacetate increases. Fracture mechanics also showed an increase in fracture toughness with increasing plasticizer content. The β-relaxation of the CDA can be influenced by the addition of plasticizers. With increasing plasticizer content, the β-relaxation of the cellulose diacetate shifts to lower temperatures. Since it has been shown that the toughness properties of the CDA correlate with its β-relaxation, the brittle-tough transition, of the impact and notched impact strength therefore also shifted to lower temperatures. Blending cellulose diacetate with thermoplastic urethanes (TPUs) resulted in thermodynamically immiscible blends. The elongation at break of the CA/TPU blend remained approximately constant until, at a TPU content of > 10 wt.%, the value drops below the reference value. The impact strength of the cellulose diacetate was slightly improved with TPU contents of 2.5 and 5 wt.%, respectively. However, with increasing TPU content and thus increasing particle size and distribution, the impact strength decreased significantly. When investigating the fracture toughness, a steady increase, up to a TPU content of 10 wt.% was recorded despite the poor phase bonding between TPU and CDA (SEM investigations). Investigations using SEM showed that, despite the addition of compatibilizers, there is no improved phase compatibility and adhesion between TPU and CDA. The addition of compatibilizer, which is also a soft phase, increases the overall concentration of the soft phase in CDA. As the compatibilizer concentration increases, the particle diameter of the soft phase (TPU) and its distribution are further increases. Both lead to a reduction in elongation at break and poorer impact and notched impact strengths.eng
dcterms.accessRightsopen access
dcterms.creatorErdmann, Rafael
dcterms.dateAccepted2022-08-23
dcterms.extentXV, 192 Seiten
dcterms.source.seriesSchriftenreihe des Instituts für Werkstofftechnik / Kunststofftechnikger
dcterms.source.volumeBand 14
kup.bindingSoftcover
kup.institutionFB 15 / Maschinenbauger
kup.iskuptrue
kup.price39,00
kup.seriesSchriftenreihe des Instituts für Werkstofftechnik / Kunststofftechnikger
kup.sizeDIN A5
kup.subjectNaturwissenschaft, Technik, Informatik, Medizinger
kup.typDissertation
ubks.epflichttrue

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