Lokalisierungsverhalten von Carbon-Nanotubes in schmelzegemischten thermoplastischen Polymerblends

Die Kombination bereits verfugbarer Polymere zu Polymermischungen (Blends) erlaubt durch Nutzung ohnehin vorhandener Anlagentechnik wie Extrudern oder Knetern die ausserst schnelle und kostengunstige Anpassung der Werkstoffeigenschaften an das Anforderungsprofil einer geplanten Anwendung. Werden zusatzlich Nanopartikel zugesetzt, konnen Struktur-und Funktionswerkstoffe mit einzigartigen Eigenschaften hergestellt werden. Dies gilt insbesondere bei Verwendung von Carbon Nanotubes, die seit ihrer erstmaligen detaillierten Beschreibung im Jahr 1991 einen der grossten Forschungshypes der modernen Werkstoffentwicklungsgeschichte ausgelost haben. Nach der Verarbeitung bestimmt die raumliche Anordnung der Nanopartikel innerhalb der eingefrorenen Blendphasen die Werkstoffeigenschaften der Blendkomposite. Die Kenntnis der wahrend des Schmelzemischens massgeblichen Lokalisierungsmechanismen ist somit der Schlussel zum Verstandnis der Eigenschaften dieser Werkstoffe. Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Aufklarung des Lokalisierungsverhaltens von mehrwandigen Carbon-Nanotubes (MWCNTs) beim Schmelzemischen mit zweiphasigen Polymermischungen. Dies umfasst sowohl die Phanomenologie von Transfervorgangen zwischen den Blendphasen als auch die Ursachen des Grenzflachenubertritts. Es wird gezeigt, dass sich das Lokalisierungsverhalten von Carbon Nanotubes grundlegend von jenem anderer Nanopartikel wie z.B. Carbon Black unterscheidet. Dabei wird es von sehr starken thermodynamischen Kraften bestimmt, die in der Regel die hochselektive Anordnung der Nanotubes in einer der Blendphasen bewirken. Dieses Phanomen konnte auf die Geometrie der Nanopartikel zuruckgefuhrt werden. Es wird zudem nachgewiesen, dass CNTs trotz der starken, in die besser benetzende Phase gerichteten thermodynamischen Triebkrafte auch hochselektiv in einer schlechter benetzenden Phase angeordnet werden konnen, wenn es gelingt, die aussere Hulle der CNTs kovalent an diese anzubinden. Es wird gezeigt, dass d