Neuartige Katalysekonzepte für die Frontalpolymerisation

Duromere sind quervernetzte Kunststoffe, die aufgrund ihrer hervorragenden Hitze-, Chemikalien- und Formbeständigkeit in zahlreichen Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden. Traditionell werden sie über meist energieineffiziente und kostenintensive Massenpolymerisationsverfahren hergestellt, in welchen das gesamte Bauteil über einen längeren Zeitraum erhitzt werden muss. Das Konzept der Frontalpolymerisation stellt in vielen Fällen eine umweltfreundliche und kostengünstige Alternative dar. Zuerst wird durch einen externen Reiz lokal eine sich selbst erhaltende Reaktionskaskade gestartet. Die gebildete thermische Polymerisationsfront breitet sich anschließend im Reaktionsgefäß aus und ermöglicht ein gerichtetes Wachstum des Duromers, welches anhält, bis entweder das Monomerharz vollständig verbraucht ist oder ein übermäßiger Wärmeverlust die weitere Ausbreitung verhindert. Somit geht die chemische Kontrolle verloren, sobald der Polymerisationsprozess eingeleitet wird. Im ersten Teil dieses Projekts wird die chemische Labilität solcher Polymerisationsfronten untersucht und mögliche Einflussfaktoren über die Zusammensetzung des Monomerharzes identifiziert. Dieses Wissen wird anschließend genutzt, um das Fortschreiten der Polymerisationsfront mit Hilfe spezieller Katalysatoren und Additive gezielt zu kontrollieren und in neuartigen Fertigungskonzepten anzuwenden. Abschließend werden die Monomerharze weiter modifiziert, um eine Wiederverwertung und ein Mehrgenerationen-Recycling der entstandenen Duromere zu ermöglichen.