ISBN 978-3-8439-0573-2

978-3-8439-0573-2, Reihe Materialwissenschaften

Ricardo Chavez
Synthese thermoplastischer Si-basierter Polymere mit hoher thermischer Beständigkeit für die Herstellung von Bauteilen

241 Seiten, Dissertation Technische Universität Darmstadt (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit berichtet über die Synthese von neuartigen beweglichen und thermisch stabilen Bausteinen (isomerenreine Si-basierten Di- bzw. Tetraamine) für die Herstellung von thermoplastischen Polyimiden mit hoher thermischer Beständigkeit. Andererseits liefert diese Arbeit noch einen wichtigen Beitrag im Bereich der preparativen Polymerchemie, da sie zum ersten Mal über die Synthese von Leiterpolysiloxanen mit Imideinheiten als Teil ihre zwei parallelen Hauptketten berichtet.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines thermoplastischen Si-haltigen Polymers mit hoher thermischer Beständigkeit zum Einsatz als Werkstoff in Kraftfahrzeugteilen. Die Formgebung dieser Teile soll mittels Extrusion oder Spritzguss erfolgen und muss wirtschaftlich sein. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Lösungsansätze durchgeführt: a) die Untersuchung der Vernetzungsreaktion von zwei kommerziellen Polysilazanen, um einen schmelzbaren teilvernetzten Feststoff herzustellen und b) die Synthese neuartiger thermoplastischer Si-haltiger Polyimide.

Zur Entwicklung eines teilvernetzten schmelzbaren Si-basierten Materials wird die Vernetzung zweier kommerzieller flüssiger Polysilazane, Ceraset HTT1800 und Ceraset PURS (Clariant GmbH, Sulzbach, Deutschland untersucht. In diesem Zusammenhang wird versucht, durch die Auswahl der geeigneten Vernetzungsbedingungen diesen schmelzbaren teilvernetzten Feststoff herzustellen. Mit Rücksicht auf die Wirschaftlichkeit des Verfahrens wird die Aushärtung dieser Materialien unter Luftatmosphäre durchgeführt.

Zur Herstellung neuartiger Si-haltiger Polyimide wird eine siebenstufige Synthesemethode entwickelt. Die ersten fünf Stufen entsprechen der Synthese eines Si-basierten Di- oder Tetraamins aus dem p- bzw. m-Isomer des Bromanilins und einer Siliciumorganischen Verbindung. Ein großer Vorteil dieser Synthesemethode ist, dass sie nur isomerenreine Diamine oder Tetraamine produziert.

Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass die entwickelte Synthesemethode verschiedene thermoplastische Si-basierte Polyimide mit hoher thermischer Beständigkeit ergibt. Durch den Einsatz der verschiedenen Di- bzw. Tetraamine (m- und p-Isomere) und aromatischen Dianhydride ist es möglich, die thermoplastischen Eigenschaften der Materialien zu steuern. Das ist ein wichtiger Beitrag dieser Arbeit, da thermische Beständigkeit und thermoplastisches Verhalten normalerweise nicht kompatibel miteinander sind.