Martin Kahlmeyer

Synthese und Einsatz von Mikrokapseln zur Schadensindikation und Zähigkeitssteigerung in Epoxidharzklebstoffen


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ISBN:

978-3-8440-7610-3

Series:

Fortschrittsberichte aus der Produktionstechnik
Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Stefan Böhm
Kassel

Volume:

Keywords:

Schadensindikation; Mikrokapseln; Zähigkeitssteigerung

Type of publication:

Thesis

Language:

German

Pages:

169 pages

Figures:

112 figures

Weight:

290 g

Format:

21 x 14,8 cm

Bindung:

Paperback

Price:

48,80 € / 61,10 SFr

Published:

October 2020

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Abstract

Auch wenn Strukturklebstoffe wie Epoxidharze zahlreiche Vorteile aufweisen, limitieren die Anfälligkeit für spontanes Versagen und unzureichende Möglichkeiten der Qualitätssicherung ihre Anwendung in sicherheitsrelevanten Bereichen.

Diese Defizite führten zu dem Versuch, den Risswiderstand des Klebstoffes zu erhöhen, ohne dabei die strukturellen Eigenschaften der Klebstoffmatrix maßgeblich zu beeinflussen. Diese als "Zähmodifizerung“ bezeichnete Methode kann durch eine zweite Phase, beispielsweise in Form von Kautschuk- oder Glaspartikeln, realisiert werden. Über die so erzielte Schadenstoleranz hinausgehend ist der Nachweis von sicherheitsrelevanten Defekten in einem frühen Stadium des Schädigungsprozesses essentiell. Dieser ist aber über etablierte zerstörungsfreie Prüfverfahren kaum umzusetzen.

Mikroverkapselte Farbstoffsysteme können dieses Defizit beheben, indem sie im ausgehärteten Klebstoff in Folge einer Kapselöffnung Beanspruchungen oder Schädigungsgrade durch einen visuellen Effekt anzeigen.

Die vorliegende Arbeit untersucht diesen Ansatz, indem ein spezieller Fluoreszenzfarbstoff durch Grenzflächenpolymerisation in Polyharnstoff mikroverkapselt und schädigungsarm in einem Epoxidharzklebstoff dispergiert wird. Anschließend werden die Auswirkungen der Mikrokapseln auf die physikalisch-mechanischen Eigenschaften und besonders die Bruchzähigkeit beschrieben. Untersuchte Einflussgrößen betreffen Größe, Grenzflächenenergie und Volumenanteil der Mikrokapseln im Klebstoff.

Die erzielten Ergebnisse belegen, dass eine erhebliche Zähigkeitssteigerung durch die Mikrokapseln erzielt werden kann und sich gleichzeitig die Möglichkeit einer visuellen Schadensindikation durch den eingesetzten Fluorezenzfarbstoff ergibt.