Schlüsselwort: Schichtsilikate

Nanocompounds bestehend aus einer thermoplastischen Matrix und einem Nanofüllstoff erreichen dank des neuartigen Nanofüllstoffes gute mechanische Eigenschaften. Im Vergleich zu herkömmlichen Füllstoffen, welche mit Gewichtsanteilen von 20-50 Gew.-% eingesetzt werden und zur Versprödung des Werkstoffes führen, werden bei nur 5 Gew.-% Schichtsilikat schon gute mechanische Eigenschaften bei verbesserter Zähigkeit erreicht. Die Eigenschaftsverbesserungen werden nur bei einem Nanocompound erreicht, in dem die Schichtsilikate vereinzelt und homogen dispergiert vorliegen. Die Einarbeitung der Schichtsilikate in die Schmelze führt nicht immer zum Erfolg. Alternativ werden die Schichtsilikate im Monomer gequollen und in Anwesenheit der Nanofüllstoffe erfolgt die Polymerisation. Dieses Verfahren soll zu vereinzelten und homogen dispergierten Füllstoffpartikeln führen. Eine alternative Herstellung zur hydrolytischen Polymerisation von Polyamid 6 ist die anionische Polymerisation mit einer Reaktionsdauer von wenigen Minuten. Hierdurch kann die Reaktion kontinuierlich in einem Doppelschneckenextruder realisiert werden und wird als reaktive Extrusion bezeichnet. In dieser Arbeit wird die reaktive Extrusion zur Herstellung von Polyamid 6-Nanocompounds und -Masterbatches aus Caprolactam und Schichtsilikat vorgestellt. Hierbei wird der Zugabeort im Prozess und der Trocknungszustand der Schichtsilikate variiert. Eine Zugabe in das Monomer vor der Polymerisation und eine Zugabe in den Doppelschneckenextruder nach der Polymerisation wird untersucht. An den unterschiedlichen Compounds werden die mechanischen Eigenschaften, die Morphologie und die Kristallinität bewertet. Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen, dass die Masterbatchherstellung mittels reaktiver Extrusion mit Zugabe der Schichtsilikate in die Polymerschmelze zu höheren mechanischen Kennwerten und einem vereinfachten Handling führt. Eine Trocknung der Schichtsilikate ist für hohe mechanische Kennwerte und eine homogene Verteilung der Schichtsilikate nicht erforderlich. Die untersuchte reaktive Extrusion von Polyamid-Schichtsilikat-Masterbatches bietet großes Potenzial Energie und Kosten durch einen flexiblen einstufigen Prozess einzusparen.