Browsing by Author "Effenberger, Franz (Prof. Dr. Dr. h.c.)"

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Open Access
Applications of nanotechnology in the polymer and textile fields
(2009) Mohamed, Wael Sabry; Effenberger, Franz (Prof. Dr. Dr. h.c.)
Intercalated modification of MMT clay by amino acid followed by surface modification by silane coupling agent to produce DM-MMT clay which is used in the preparation of polyacrylate / MMT nanocomposites by using an In-situ emulsion polymerization of GMA and MMA monomers. Polyolefin / MMT nanocomposites were also synthesised by solution polymerization technique. The effect of MMT nanoparticle addition in the grafting of vinyl monomers onto cotton fabric was elucidated. The effect of nanoclay on the properties of polypropylene nanocomposite fibres prepared by melt spinning technique was also studied.
Open Access
Photochrome Textilien – Herstellung und Eigenschaften
(2008) Frick, Manuela; Effenberger, Franz (Prof. Dr. Dr. h.c.)
Ziel der Arbeit war es, Textilmaterialien photochrom zu funktionalisieren. Hierzu wurden Polyamid-, Polyester- und Polypropylenfasern mit verschiedenen photochromen Verbindungen (Chromene und Spirooxazine) aus wässriger Dispersion gefärbt. Es wurden die Färbebedingungen hinsichtlich pH-Wert, Photochromkonzentration, Färbetemperatur und -dauer optimiert. Bestimmt wurde weiter die Effizienz der Photofärbung sowie die Kinetik der Farb- und Bleichreaktion in Abhängigkeit von der Konstitution der photochromen Verbindungen, der Faserpolymerstruktur und von Faseradditiven. Außerdem interessierten wichtige Gebrauchseigenschaften der photochromen Textilien, wie Wasch- und Lichtechtheit.
Open Access
Strukturuntersuchungen und Optimierungen von Korund-Keramikfasern
(2011) Bauder, Christina; Effenberger, Franz (Prof. Dr. Dr. h.c.)
Die Strukturuntersuchungen der polykristallinen Korund-Keramikfasern ergeben, dass die selbst hergestellten Korund-Keramikfasern eine Korund-Kristallstruktur aufweisen. Die Sinteradditive sind homogen in der Korund-Phase verteilt. Abhängig vom Brennprozess und der Menge an Sinteradditiven haben die untersuchten Korund-Keramikfasern Korngrößen zwischen 150 nm und 600 nm. Untersuchungen zum Einfluss der Prozessparameter im Brennprozess zeigen, dass die verschiedenen Parameter die mikrostrukturelle Entwicklung der Korund-Keramikfaser mit SiO2 und MgO unterschiedlich stark beeinflussen. Haltetemperaturen und Haltezeiten im Bereich der Bildung des metastabilen Aluminiumoxides beeinflussen die mikrostrukturelle Entwicklung der Korund-Keramikfaser mit SiO2 und MgO stark. Die Untersuchungen zeigen, dass eine thermische Vorbehandlung von 10 min bei 850°C eine optimale mikrostrukturelle Entwicklung induziert, die bei entsprechendem Sinterprozess zu den besten Festigkeiten der Korund-Keramikfaser mit SiO2 und MgO führt. Neben der thermischen Vorbehandlung im Bereich der Aluminiumoxid-Bildung hat die Sintertemperatur einen großen Einfluss auf die mikrostrukturelle Entwicklung und die Festigkeit der Korund-Keramikfaser mit SiO2 und MgO. Die Sintertemperatur beeinflusst nicht nur die Korngröße der Korund-Keramikfaser mit SiO2 und MgO, sondern auch das Gefüge. Aufgrund der Einflüsse von Sintertemperatur und thermischer Vorbehandlung auf die mikrostrukturelle Entwicklung der Korund-Keramikfaser mit SiO2 und MgO kann eine maximale Festigkeit bei Raumtemperatur mit 2100 ± 200 MPa bei einer thermischen Vorbehandlung von 10 min bei 850°C und einer Sintertemperatur von 1375°C erreicht werden. Neben der Optimierung der Korund-Keramikfaser mit SiO2 und MgO durch den Brennprozess wurden Untersuchungen zum Zusatz von verschiedenen Mengen an Silicium und Magnesium als Sinteradditive durchgeführt. Diese Untersuchungen zeigen, dass Sinteradditive die Mikrostruktur und die daraus resultierenden Fasereigenschaften beeinflussen. Bei gleichem Herstellungsprozess der Korund-Keramikfaser haben Si-arme und Korund-Keramikfasern mit MgO deutlich größere Körner als hochreine und Korund-Keramikfasern mit SiO2 und MgO. Die Kornmorphologie wird ebenfalls durch die Sinteradditive beeinflusst. Im hochreinen Korund sind die Körner globular und stark facettiert, die anderen Korund-Typen haben weniger symmetrisch geformte Körner. Auch das thermische Verhalten und die Entwicklung der Porosität der Korund-Keramikfaser werden durch die Sinter-additive verändert. Wie in der Literatur beschrieben, nimmt die Porosität der Korund-Keramikfasern mit steigender Menge an Silicium zu und mit steigender Menge an Magnesium ab. Die großen Unterschiede in der Mikrostruktur machen sich auch in den Fasereigenschaften bemerkbar. Da für die Anwendung von Korund-Keramikfasern in keramischen Verbund-werkstoffen nicht nur die Festigkeit bei Raumtemperatur ausschlaggebend für deren Eignung als Faserverstärkung ist, sondern auch ihr Hochtemperatur-verhalten, wurden Untersuchungen zum Kornwachstum und Hochtemperatur-kriechverhalten durchgeführt. Auslagerungen bis zu 100 h bei 1200°C zeigen, dass die Fasern der verschiedenen Korund-Typen bei dieser Temperatur eine stabile Mikrostruktur haben. Als Vergleich wurde bei diesen Auslagerungsversuchen ebenfalls die Faser Nextel 610 untersucht, da diese Faser in CMCs Anwendung findet und ihr Hochtemperaturverhalten sie bis zu einer Temperatur von 1000°C einsatzfähig macht. Die Untersuchungen zum Kriechverhalten bei 1000°C ergeben, dass die Kriechraten der untersuchten Korund-Keramikfasern abhängig von der chemischen Zusammensetzung der Faser sind. Die Korund-Keramikfaser mit MgO zeigt ein ähnliches Kriechverhalten wie die Faser Nextel 610, wohingegen die hochreine Korund-Keramikfaser und die Korund-Keramikfaser mit SiO2 und MgO geringere Kriechraten bei gleicher Belastung aufweisen. Die Si-arme Korund-Keramikfaser konnte nicht auf ihr Kriechverhalten untersucht werden. Ein Einfluss der Mikrostruktur auf das Kriechverhalten konnte nicht festgestellt werden, da die Korngrößen aller untersuchten Fasern im Bereich des GBS (Grain Boundary Sliding) Mechanismus des Kriechens liegen und im Vergleich zu den Sinteradditiven einen geringen Einfluss auf das Kriechverhalten haben. Die Untersuchungen zur Optimierung von Korund-Keramikfasern zeigen, dass sowohl durch den Brennprozess als auch durch den Zusatz von Sinteradditiven die Mikrostruktur und das Hochtemperaturverhalten der Korund-Keramikfasern beeinflusst werden kann. Aufgrund der Untersuchungen zum Hochtemperatur-verhalten zeigt sich, dass alle untersuchten Fasern bei 1000°C eingesetzt werden können, da bei dieser Temperatur kaum oder kein Kornwachstum auftritt und das Kriechverhalten ähnlich oder besser als das der bereits in CMCs eingesetzten Faser Nextel 610 ist.
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Study of the influence of nanoparticles on the performance and the properties of polyamide 6
(2011) Sarbandi, Mohammad Reza; Effenberger, Franz (Prof. Dr. Dr. h.c.)
The number of efforts in order to modify the properties of polymeric fibers by organic or inorganic particles has increased in recent times because of increasing interest of fiber research in hightech fiber applications. In addition to these attempts, the innovation of nanotechnology also leads to the development of nanoparticles for various end uses such as nanocomposite fibers. In this study spherical silica nanoparticles were introduced into polyamide 6 and drawn into filaments through a melt extrusion process. With two different particle diameters, different particle concentrations and types of surface modified silica as variables, preparation of polyamide 6/SiO2 nanocomposites were investigated for three different nanocomposite preparation methods (i) melt intercalation, (ii) solution intercalation and (iii) in-situ polymerization, while pure polyamide 6 was spun under the same condition as a reference. The study was carried out for multifilament nanocomposite fibers consisting of nano-silica fillers embedded in a fiber grade polyamide 6 matrix. Thus the effect of SiO2 nanoparticles on the thermal, structural, morphological and tensile properties of polyamide-silica nanocomposites fibers were investigated by using thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and standard tensile testing methods, respectively. TGA results showed that thermal stability of nanocomposites was notably improved compared to pure polyamide 6. According to DSC and XRD results the introduction of different silica nanoparticles into the polymer matrix as well as the cooling rate in the preparation method caused a phase transformation of the crystals of the polymer matrix from α- to γ-form crystals. SEM observations show that In-situ polymerization and solution intercalation are suitable methods for the preparation of inorganic/organic nanocomposites which can avoid the agglomeration of inorganic particles in polymer matrices, moreover modified silica particle disperse more homogeneously in the PA 6 matrix in comparison with the unmodified silica particle. GPC and relative viscosity measurement indicate that by increasing the silica content the molecular weight of nanocomposites decreased in comparison to pure polyamide 6 which suggests that there is an interaction between silica and polyamide 6. This is supported by a change of the proportion of the amino and carboxylic acid end groups which not only prove a molecular weight reduction but also explains the observed decrease of tenacity of nanocomposite fibers. In contrast to these findings the modulus of PA 6/silica nanocomposite fibers show a tendency to increase with increasing silica content.