Bestimmung des Interphasenanteils von PP und SiO2

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2019 im Fachbereich Chemie - Materialchemie, Werkstoffchemie, Note: 1,3, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Sprache: Deutsch, Abstract: Ziel der Arbeit ist es, die Interphase zwischen Nanopartikeln und Polymer zu charakterisieren. Durch Zugversuche soll ihre Dicke für verschiedene Partikelsorten bestimmt werden. Dafür wird ein Ansatz für das Kompositsystem benutzt, der die Anbindung der Partikel an das Polymer über die Streckgrenze des Komposits bestimmt. Da sich die Interphase bei Nanopartikeln aufgrund der hohen Oberfläche zu Volumen Verhältnisses sehr schnell überlappen, wird die Versuchsreihe auf kleine Füllgehalte beschränkt.
Es werden verschiedene hydrophobe Siliciumdioxidnanopartikel mit verschieden großen Oberflächen und zwei unterschiedlichen Oberflächenfunktionalisierungen eingesetzt. Um Störgrößen auszuschließen, werden zudem noch andere Effekte der Partikel auf das Polymer untersucht, die durch den zur Analyse verwendeten Ansatz nicht berücksichtigt werden, wie die Änderung der molaren Masse und der Sphärolithgröße.
Im Zuge der Energiewende werden erneuerbare Energien immer wichtiger. Ein Problempunkt ist hier oftmals die Verfügbarkeit, da die Erzeuger der erneuerbaren Energien oftmals an entlegenen Orten liegen. Eine effiziente Möglichkeit der Energieübertragung ist die HGÜ-Technik. Dafür muss der Strom von AC auf DC umgespannt werden. Dafür ist es nötig, die elektrische Energie bei den Offshore-Windparks in der Nordsee in Dünnfilmkondensatoren auf Offshore-Plattformen zwischenzuspeichern. Dabei ist es wichtig, diese Plattformen wirtschaftlich zu machen.
Ein Punkt ist hierbei die Größe der Plattformen. Um diese bei gleichbleibender Leistung zu verringern, muss die Durchbruchfeldstärke des verwendeten Dielektrikums erhöht werden. Dafür wird aktuell Polypropylen verwendet. Eine Möglichkeit das PP-Dielektrikum zu verbessern, ist das Hinzufügen von Siliziumdioxidnanopartikeln (1). Durch die Zugabe der Nanopartikel bildet sich zwischen ihnen und dem Polymer eine Interphase mit verbesserten dielektrischen Eigenschaften. Der Füllgehalt muss so eingestellt werden, dass sich möglichst viel Interphase bildet, sich die einzelnen Interphasen aber nicht überlappen, da dies eine Reduktion der BDFS zur Folge hat (2).