Bruchzähigkeit und Härte bei hoher Transparenz

Nanopartikelmodifizierte Epoxidharze bewirken in Laminaten deutlich verbesserte Moduli und Biegefestigkeiten. Durch Transparenz und niedrige Viskosität eignen sich Nanopox® F-Produkte hervorragend für Injektionsverfahren. Weiterhin wird der Schrumpf verringert, dadurch können Class A-Oberflächen hergestellt werden.

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Eigenschaftsverbesserungen
Wirkmechanismus

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Eigenschaftsverbesserungen [zurück]

Durch die Modifikation der zur Herstellung der Faserverbundstrukturen verwendeten Harze mit Mengen um 10 % Nanoteilchen können die mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen signifikant verbessert werden. Mit höheren Anteilen (> 20 %) wird der Schrumpf deutlich verringert, dadurch kann eine Class-A Oberfläche erzielt werden. Auch der CTE ist deutlich verbessert.

Modifiziert man Laminier- oder Injektionsharze mit Produkten, welche sowohl Copolymere (auf Basis NBR) als auch Nanopartikel enthalten (Albipox® F 080 bzw. 081), so kann im Vergleich zur reinen Copolymermodifikation die Schlagzähigkeit nochmals deutlich gesteigert werden. Es können schadens-tolerante Systeme, z. B. für ballistische Anwendungen, formuliert werden.

In Abbildung 1 ist die Biegefestigkeit eines mittels VRTM hergestellten, glasfaserverstärkten Verbundes gezeigt (Epoxidharz, anhydridgehärtet, 60 % Glasfasergewebe)

Abbildung 1: Biegefestigkeit eines GFK in Abhängigkeit vom Nanopartikelgehalt

Aufgrund der geringen Teilchengröße sind die Nanopartikel gewebegängig (Abb. 2); die Viskosität eines modifizierten Harzes ändert sich nicht merklich (Injektionsverfahren!). Neben deutlich verbesserten mechanischen Eigenschaften (Modul, Bruchzähigkeit) können auch die thermische Ausdehnung, der Schrumpf sowie elektrische Eigenschaften verbessert werden.

Abbildung 2: SEM-Aufnahmen eines GFK mit unterschiedlichen Anteilen an SiO2-Nanopartikeln (Basis Nanopox® F 400)

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Nanopox® F-Produkte sind kolloidale Kieselsäure-Sole in Epoxidharzen, die - je nach Anwendung - rein oder in Abmischung mit entsprechenden Epoxid-harzen eingesetzt werden. Die disperse Phase besteht aus oberflächen-modifizierten, kugelförmigen SiO2-Nanopartikeln mit Durchmessern unter 50 nm und einer extrem schmalen Partikelgrößenverteilung (Abb. 3).

Abbildung 3: Partikelgrößenverteilung (Bestimmung durch SANS)

Diese nur wenige Nanometer großen Kügelchen sind agglomeratfrei in der Harzmatrix verteilt (Abb. 4). Daraus resultiert eine sehr geringe Viskosität der Dispersion bei SiO2-Gehalten von bis zu 40 Gew.-%.

Abbildung 4: TEM-Aufnahmen einer gehärteten Probe Nanopox® mit 5% SiO2-Nanopartikeln

Die Nanopartikel werden in einem chemischen Prozess aus Wasserglas hergestellt. In diesem sehr schonenden Verfahren wird das Epoxidharz im Gegensatz zu den Prozessen, bei denen in Pulverform vorliegende Füllstoffe mit Dissolvern und unter Eintrag sehr hoher Scherenergie eindispergiert werden, nicht geschädigt.

Für weitere Details zögern Sie bitte nicht, sich mit unseren Anwendungstechnikern in Verbindung zu setzen.