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Preparation of organic, inorganic hybrid polymer films and fibres by solvent crazing = Herstellung organisch/anorganischer Hybrid-Polymerfilme und Fasern durch Solvent Crazing
2010
Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010
Genehmigende Fakultät
Fak01
Hauptberichter/Gutachter
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-10-11
Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-33938
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/63261/files/3393.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Chemie (frei) ; Solvent Crazing (frei) ; PET (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540
Kurzfassung
Diese Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von funktionellen, synthetischen Polymerfasern und Polymerfilmen unter Anwendung von sogenanntem “Solvent Crazing” (Verfahren zur lösungsmittelinduzierter Mikrorissbildung). “Solvent Crazing” ist ein sehr kompliziertes Phänomen, welches durch Polymerverstreckung in flüssiger Umgebung realisiert wird. Vier Stufen sind dabei zu unterscheiden: Risskeimbildung (craze nucleation), Rissausweitung (craze propagation), Rissverdickung (craze thickening) und der Kollaps der vorgeformten porösen Struktur (kontrolliert durch die Flexibilität der Fibrillen). Der Endzustand beinhaltet eine effektive Koagulation der Fibrillen, die von Synerese begleitet wird, d.h. von einem Transport eines gewissen Anteils der Flüssigkeit von der porösen Struktur der Risse. Folgende Vorteile werden durch den hier vorgeschlagenen “Solvent Crazing”-Ansatz realisiert: die Methode benötigt keine thermodynamische Kompatibilität zwischen den Komponenten und weitere Verbindungen können in das Polymer in Form von Additiven eingebracht werden, die im Benetzungsmittel gelöst sind. Weiterhing können sehr unterschiedliche Polymere und Additive innerhalb des Prozesses eingesetzt werden für die Herstellung von einem breiten Spektrum an Polymermischungen. Der Prozess ist limitiert durch die Benutzung von niedrig oder teilweise orientiertem Polymer und das flüssige Medium (Lösemittel), in dem das Polymer gestreckt wird. Da Solvent Crazing nicht auf ein spezielles Polymer beschränkt ist, wurde hier PET als Polymer gewählt, um den Prozess zu untersuchen. Denn PET wird häufig alleine und in Verbindung mit Biomaterialien für verschiedene Anwendungen verwendet. Weiterhin werden die Anwendungen der funktionalisierten Polymere in Abhängigkeit von den Additiven, die in das Polymer eingebracht werden, in den jeweils einzelnen Kapiteln diskutiert. Solvent Crazing wird verwendet, um folgende Systeme zu realisieren:- Weißlicht-aussendende PET Fasern durch eine Kombination von den Fluorezenzfarbstoffen Rhodamin B (rote Fluoreszenz), Auramin (grüne Fluoreszenz) und Blankophor CLE (blaue Fluoreszenz) - Antibakterielle PET Fasern mittels Aufnahme von Zinkionen für die Verwendung in textilbasierten medizinischen Produkten, wie Wundverbände, Mullbinden, Masken oder andere Einwegprodukte - Anisotrop leitende Filme anhand der Fällung von metallischen Silbernanopartikeln in den Mikrorissen. Obwohl der Crazing-Prozeß bis jetzt noch keine hochgeordneten Strukturen liefert, kann dieses Material in ausgewählten Fällen als eine Alternative zu den käuflichen Bandkabeln dienen. Dabei könnte es für elektrische Verbindungen, elektrostatische und elektromagnetische Interferenzabschirmung, Polarisatoren (durch Kabelnetz) und andere passive Mikrowellenkomponenten verwendet werden.This thesis focuses on the preparation of functional synthetic polymer fibers and films using the process called solvent crazing. Solvent crazing is a very complex phenomenon, which is realized by polymer drawing in the presence of liquid environment. Four principle stages of solvent crazing i.e. craze nucleation, craze propagation, craze thickening, and collapse of the formed porous structure (controlled by fibril flexibility). The final stage involves effective fibril coagulation which is accompanied by syneresis i.e. transport of certain fraction of liquid from the craze porous structure. The advantages of the proposed approach of solvent crazing are that, as this method does not require any thermodynamic compatibility between components, compounds can be incorporated in the polymer bulk in the form of additives dissolved in the solvent/medium that wets the polymer surface. One can use quite different polymers and additives in the process for the preparation of wide range of polymer blends. Process is limited with the use of low or partially oriented polymer material and the liquid medium (solvents) in which the polymer material is stretched. As solvent crazing is not limited to a particular polymer, here, PET was chosen as a polymer material to study the process since, it is frequently used alone or in combination with natural material for various applications. Furthermore, depending on the additives introduced in the polymer bulk, the applications of the functionalized polymers were discussed in the upcoming chapters. The process is used to prepare:- PET fibers imparting white light with the combination of rhodamine B (red fluorescence), auramine (green fluorescence), and blankophor CLE (blue fluorescence) dyes respectively.- Antibacterial active PET fibers by incorporating zinc ions for the use in medical textiles applications such as dressings, band-aids, masks and other single-use items. - Anisotropically conductive film by subsequent precipitation of metallic silver nanoparticles in the crazes. Although the crazing process so far does not give rise to highly regular patterns, the material might be considered as an alternative to commercial ribbon cables in some special cases, and could be used for electronic interconnects, electrostatic protection and electromagnetic interference shielding, wire-grid polarizers, and other passive microwave components.
Fulltext: 
PDF
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online, print
Sprache
English
Interne Identnummern
RWTH-CONV-124704
Datensatz-ID: 63261
Beteiligte Länder
Germany
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