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Untersuchungen zum Abbauverhalten von Polyestern mit unterschiedlichen Phosphorsubstituenten

Fischer, Oliver - Technische Universität Dresden (2013)


In unserem alltäglichen Leben nehmen Kunststoffe eine immer größere Rolle ein. Die organische Struktur dieser Materialien bedingt die Brennbarkeit derselbigen und birgt somit eine Gefahr, die allgegenwärtig ist. Flammschutz von Polymeren ist daher eine wichtige Eigenschaft. Der Markt an Flammschutzadditiven ist bereits sehr breit gefächert. Allerdings gibt es nur wenig Studien, die systematisch Struktur und Flammschutzwirkung betrachten. So war es das Ziel dieser Arbeit, durch die Untersuchung zweier systematisch variierter Polymergruppen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu entwicklen, die das Verständnis von Flammschutzadditiven erweitern.

Die erste Gruppe bestand aus Polyestern mit einem gleichbleibenden Polymerrückrat an dem phosphorhaltige Seitenketten systematisch variiert wurden. In der zweiten Gruppe wurde das Polymergrundgerüst bei gleichbleibendem Substituenten variiert. Die Strukturen wurden umfassend hinsichtlich ihres Abbaus untersucht, so das durch Korrelation von Abbauverhalten und erarbeiteten Abbaumechanismen Zusammenhänge zwischen der nativen Polymerstruktur und dem Flammschutzverhalten gefunden werden konnten.

Es lässt sich nachweisen, dass das Hauptabbaumaximum fast vollständig durch die Polymergrundkette dirigiert wird. Der Substituent hat wenig Einflauss darauf, womit sich die Möglichkeit ergibt Flammschutzadditive gezielt and das Abbaumaximum des zu schützenden Matrixpolymers anzupassen. Die strukturelle Veränderung des phosphorhaltigen Substituenten hingegen ermöglich es das Flammschutzadditv in seiner Wirkungsweise, also Aktivität in der Gasphase oder kondensierten Phase, anzupassen. Sehr wesentlich, besonders mit Blick auf die Rückstandbildung, ist das Zusammenspiel zwischen Substituent und Polymerrückgrat. Bei geeigneter Wahl aliphatischer und aromatischer Anteile lassen sich so Flammschutzadditive herstellen, die einerseits gut zu verarbeiten sind, andererseits aber auch einen möglichst hohen Rückstand erzeugen.

Mit Kenntnis dieser Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ist es zukünftig möglich, polymere Flammschutzadditive zielgerichteter zu entwickeln. So lässt sich das Additiv in seiner Wirkung nicht nur an das Matrixpolymer anpassen, sondern auch an die primären Brandgefahren in dessen Endanwendung. Eine Under-the-hood-Anwendung im Automobilbau fordert andere Flammschutzeigenschaften als die Verwendung im häuslichen Küchenbedarf.


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