Das MCR 702 MultiDrive in der Verbundwerkstoffindustrie

Das Ziel dieses Berichtes ist es zu zeigen, wie ein MCR 702 MultiDrive Rheometer vielseitig zur Charakterisierung von Duroplasten in der Kompositindustrie eingesetzt werden kann. Mit dem Gerät kann die Aushärtungskinetik des Harzes als auch die thermo-mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten Duroplasts untersucht werden. Zu diesem Zweck werden in diesem Bericht sowohl rheologische Untersuchungen des Vernetzungsverlaufs eines ungehärteten RTM6 Harzes als auch die dynamisch-mechanische Analyse (DMA) des ausgehärteten Materials gezeigt. Für ein tieferes Verständnis des Vernetzungsverlaufs durch chemische Veränderungen in der molekularen Struktur der Probe wurde zusätzlich simultan Raman-Spektroskopie mit rheologischen Messungen gekoppelt.

Einführung

1.1 Rheologie, Rheo-Raman und DMA mit einem Gerät

Das MCR 702 MultiDrive Rheometer kann, abhängig von der Messanforderung, als Rheometer mit kombiniertem Motorwandler (CMT), Rheometer mit separatem Motorwandler (SMT) oder als dynamischmechanischer Analysator (DMA) betrieben werden. Durch den modularen Aufbau des Systems kann der Anwender einen zweiten unteren Messantrieb (Rotationsantrieb oder Linearantrieb) installieren.

Ziel dieses Berichts ist es, zu zeigen wie ein Epoxidharz umfassend charakterisiert werden kann. Hierbei soll der gesamte Ablauf vom Aushärten des Harzes bis zum vollständig vernetzten Festkörper betrachtet werden. Daher wurde einerseits der Vernetzungsverlauf eines ungehärteten Harzes rheologisch untersucht, andererseits wurde das vollständig ausgehärtete Material mittels dynamischmechanischer Analyse (DMA) charakterisiert.

Die Aushärtung bewirkt eine massive Veränderung der rheologischen Eigenschaften (Makro-Eigenschaften) der Probe als direkte Folge der chemischen Reaktion, bei der Epoxidharz und Härter in ein dreidimensionales Netzwerk umgewandelt werden. Das Winter-Chambon-Kriterium, basierend auf einem oszillatorischen Multiwave-Test, wurde zur Bestimmung des Sol/Gel-Umwandlungspunktes, auch Gelpunkt genannt, verwendet.

Um besser zu verstehen, wie sich diese Makro-Eigenschaften aufgrund chemischer Reaktionen in der Molekularstruktur der Probe (Mikrostruktur) verändern, wird das Rheometer mit einem Raman-Spektrometer gekoppelt, um simultan rheologische Daten und Raman Spektren aufzeichnen zu können.

Das ausgehärtete Harz soll schließlich mittels dynamisch-mechanischer Analyse charakterisiert werden. Durch Temperaturtests können thermische Übergänge, wie die Glasübergangstemperatur, detektiert werden

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