Modifizierung organischer Konstruktionswerkstoffe für technische Anwendungen

Berichtet wird über Experimente zur Synthese neuartiger reaktiver, thermotroper flüssig‐kristalliner Polymere (LCPs) sowie über Untersuchungen zum Einsatz dieser LCPs als Blendkomponente bei der Herstellung derart modifizierter Polyamid‐ und Polyesterfasern und deren Eigenschaften. Diese reaktiven LCPs sind synthetisch leicht zugängliche P oly e ster i mid a nhydride ( PEIA ), die sowohl seitenständige als auch endständige Anhydridgruppen besitzen. Die mittlere Zahl an Anhydridgruppen ist zwischen 4 und 18 variierbar. Es konten Produkte mit Molmassen von etwa 30 kg/mol bis hin zu 80 kg/mol erhalten werden. Beim Mischen der Reaktiv‐LCPs mit Polyamid 6 [PA 6] oder Polyethylenterephthalat [PET] in einem Extruder unter Schmelzebedingungen reagieren beide Komponenten innerhalb weniger Minuten zu Pfropf‐Blockcopolymeren, an deren LCP‐Rückgratketten sich seiten‐ und endständige Polyamid‐ beziehungsweise Polyesterblöcke befinden. Diese schnell verlaufenden Modifizierungsreaktionen bilden die Basis für die industrielle Nutzanwendung in Form eines kontinuierlilch gestaltbaren “reactive blending‐spinning‐drawing”‐Prozesses. Die auf diesem Wege im Sinne eines “reactive blending” synthetisierten Pfropf‐Blockcopolymeren sind zusammen mit dem jeweils adäquaten Matrixmaterial Polyamid 6 oder Polyester zu reckbaren Filamenten verarbeitbar. Nach Spinn‐ und Reckprozeduren unter geeigneten Bedingungen lassen sich in den erhaltenen Filamenten mit Molekülen des Basispolymers modifizierte lc‐PEIA‐Fibrillen mit Durchmessern von weniger als 500 nm nachweisen. Die angestrebte Mikrophasenverteilung der PA‐ beziehungsweise PET‐modifizierten lc‐PEIA‐Makromoleküle als verstärkungswirksame Systemkomponenten konnte erreicht werden. Zudem zeichnen sich die durch das “reactive blending” in‐situ entstehenden Pfropf‐Blockcopolymere auf Grund ihrer chemischen Ähnlichkeit zur Primärstruktur der jeweiligen Matrixmaterialien durch eine hohe thermodynamische Verträglichkeit aus, woraus ein relativ hoher Verstärkungseffekt resultiert. Diese beiden Aspekte sowie die bei den Reckprozessen stattfindende Orientierung der lc‐PEIA‐Mikrophasen verursachen, obwohl Optimierungsversuche noch ausstehen, bemerkenswerte Steigerungen der Zugfestigkeiten sowie deutlich verbesserte Anfangsmoduli bei gleichzeitig erhöhter Reckfähigkeit der lc‐PEIA‐modifizierten Polyamid‐ und Polyesterfilamente. Diese Effekte lassen sich bereits mit PEIA‐Anteilen von weniger als 5 Masseprozent erreichen.