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Hybrid-Matrix-Systeme aus Polyurethanen und Polymethacrylaten für Composite-Anwendungen
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
[2017]
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 16.02.2017
ger: Faserverbundkunststoffe (FVK) werden auf Grund deren Leichtbaupotenzial immer häufiger in der Automobilindustrie eingesetzt. Die Herausforderung ist dabei die Erfüllung der Anforderungen zur Großserien-Tauglichkeit. Die vorliegende Arbeit zielte drauf ab, ein neues Matrix-System zu entwickeln, das einen effizienten Prozess zur Strukturbauteil-Herstellung im Automobil durch Prepreg-Press-Verfahren ermöglicht. Dafür wurde eine neue Hybrid-Matrix aus Polyurethanen und Polymethacrylaten formuliert, mit der die Fasern lösemittelfrei bei Raumtemperatur (RT) imprägniert werden können. Daraus hergestellte Halbzeuge (Prepregs) sind bei RT lagerstabil, ermöglichen eine schnelle Verarbeitung und erlauben die Herstellung von Bauteilen mit duroplastischen Materialeigenschaften. Darüber hinaus wurden Themen wie Lösungsviskosität, Lagerstabilität und Reaktivität anhand der Rein-Matrix-Untersuchungen diskutiert und die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen sowie die Einflüsse der Reaktionsbedingungen auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Materials betrachtet. Durch den Vergleich mit Referenzmaterialien, die für Strukturbauteile in der Automobilindustrie bereits eingesetzt werden, wurde gezeigt, dass die Endeigenschaften der hier entwickelten und vorgestellten Laminate bei gleicher Faserverstärkung nach vollständiger Aushärtung auf einem vergleichbaren Niveau wie kommerzielle Epoxy-Harze liegen. Somit sind die FVK aus dem neuen Hybrid-System in Hinsicht der Material-Eigenschaften durchaus konkurrenzfähig. Zusätzlich weist das neue System deutliche Vorteile gegenüber den Referenzmaterialien bezüglich der Verarbeitbarkeit auf.
eng: Due to their light-weight potential, fiber-reinforced plastics (composites) are used increasingly frequent in cars. The challenge herein lies in the fulfillment of the suitability requirements for use in large production series. The aim of the present work was to develop a new matrix system, which enables an efficient production process by using a prepreg pressing process for the manufacture of structural automobile components. For this purpose, a new hybrid matrix of polyurethanes and polymethacrylates was formulated, with which the fibers can be impregnated solvent-free at room temperature. Semi-finished products (prepregs) produced in this way are storage stable at room temperature, enable rapid processing and allow to produce components with thermosetting material properties. In addition, topics such as solution-viscosity, storage stability and reactivity were discussed using the pure matrix investigations and the structure-property relationships as well as the influences of the reaction conditions on the thermal and mechanical properties of the material were considered. The here presented results show that by comparison with reference materials, which are already used for structural components in the automotive industry, the final material properties of the new laminates are comparable to commercial epoxy resins with the same fiber reinforcement after fully curing. In addition, the new hybrid system shows significant advantages in its processability.