Herstellung und Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhrchen-Polyamid 6-Kompositen

Um die mechanischen Eigenschaften kurzfaserverstärkter Thermoplaste zu verbessern sind hohe Faseranteile notwendig. Hohe Faseranteile führen jedoch zu einer Dichteerhöhung und erschweren die Weiterverarbeitung. Als Alternative zu Kurzfasern gelten Nanofüllstoffe wie Kohlenstoffnanoröhren, die hervorragende mechanische Eigenschaften aufweisen. Ihnen wird ein großes Potenzial beigemessen, die Eigenschaften von Kunststoffen bei geringen Anteilen zu verbessern. Die Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrchen-Thermoplast-Kompositen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften stellt im Technikums- und Industriemaßstab eine große Herausforderung dar, da die Kohlenstoffnanoröhrchen fein dispergiert vorliegen müssen. In dieser Arbeit wird der Einfluss der Prozessparameter eines Aufbereitungsprozesses mit einem Doppelschneckenextruder auf die Dispergierung der Kohlenstoffnanoröhrchen und die mechanischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhrchen-Polyamid 6-Komposten untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass die Prozessparameter die Dispergierung der Kohlenstoffnanoröhrchen beeinflussen. Allerdings spiegeln sich die Veränderungen in der Morphologie nicht in maßgeblichen Veränderungen der mechanischen Eigenschaften wider. Unabhängig von den Prozessparametern sind Kohlenstoffnanoröhrchen-Agglomerate zu beobachten, die auf eine zu kurze Verweilzeit und unzureichende Schubspannungen im Doppelschneckenextruder zurückzuführen sind. Um Kohlenstoffnanoröhrchen für die Verstärkung von kurzkohlenstofffaserverstärkten Polyamid 6-Kompositen zu nutzen, wird ein Teil Kohlenstofffasern durch Kohlenstoffnanoröhrchen ersetzt. Hierdurch können Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul gesteigert werden. Dies ist mit einer stärkeren Ausrichtung der Kohlenstofffasern in Belastungsrichtung zu begründen.