Polymer-Füllstoff Wechselwirkungen und Dynamik der Polymerketten in der Interphase bei polymeren Nanokompositen

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Durch den Zusatz nanoskaliger Füllstoffe können die elektrischen Werkstoffeigenschaften polymerer Isolierwerkstoffe verbessert werden. Dies wird auf die sogenannte Interphase zurückgeführt, welche sich zwischen den Füllstoffpartikeln und dem Polymer ausbilden kann. Durch Untersuchungen mit der elektrostatischen Kraftmikroskopie (EFM) konnte erstmalig die Existenz der Interphase in polymeren Nanokompositen nachgewiesen und ihre Ausdehnung bestimmt werden. Das Ziel der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen ist es, einen Einblick in Polymer-Füllstoff Wechselwirkungen und in die Dynamik der Polymerketten in der Interphase bei Silikonformstoffen mit nanoskaligen Füllstoffpartikeln zu gewinnen. Für die Untersuchungen wurden Werkstoffe bestehend aus dem gleichen Basispolymer und zwei unterschiedlichen, kugelförmigen SiO2-Nanofüllstoffen (F1 und F2) verwendet. Für die unterschiedlichen Werkstoffe wurde die Beständigkeit gegenüber Hochspannungslichtbögen untersucht und mit der elektrostatischen Kraftmikroskopie (EFM) die Dicke der Interphase in beiden Werkstoffsystemen bestimmt. Die Untersuchung von Polymer-Füllstoff Wechselwirkungen und der Dynamik der Polymerketten erfolgte mit der Infrarotspektroskopie (FTIR) und der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR). Die durchgeführten FTIR-Untersuchungen zeigen, dass zwischen den Füllstoffpartikeln und dem Polymer keine chemischen Bindungen existieren. Jedoch kann aus den NMR-Untersuchungen geschlossen werden, dass der Zusatz von Füllstoffpartikeln in beiden Systemen die Beweglichkeit der Polymerketten beeinflusst. Ein Vergleich der Ergebnisse der Untersuchungen zur Beständigkeit gegenüber Hochspannungslichtbögen mit den Ergebnissen der NMR-Untersuchungen deutet allerdings darauf hin, dass eine veränderte Beweglichkeit der Polymerketten nicht der maßgebliche Einflussfaktor auf die Lichtbogenbeständigkeit der untersuchten Werkstoffsysteme ist.