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Fachbuch: Rheological and Morphological Properties of Dispersed Polymeric Materials Filled Polymers and Polymer Blends

Das anspruchsvolle Fachbuch "Rheological and Morphological Properties of Dispersed Polymeric Materials Filled Polymers and Polymer Blends" beschäftigt sich mit dem hochaktuellen Thema der Rheologie von heterogenen Polymerschmelzen. Es stellt damit inhaltlich die Fortsetzung des bekannten Fachbuchs „Deformation and Flow of Polymeric Materials“ von Helmut Münstedt und Friedrich Rudolf Schwarzl aus dem Jahr 2014 dar, das sich auf homogene Polymerschmelzen konzentriert. Der Alltag der Kunststoffverarbeitung wird zunehmend von Polymerwerkstoffen bestimmt, die sich aufgrund ihrer komplexen Zusammensetzung und Morphologiebildung rheologisch nicht mehr einfach beschreiben lassen. Dazu gehören Polymerblends wie zum Beispiel PC+ABS, PS+PMMA, PS+PE-LLD oder SAN+PP, SAN+PA bzw. SAN+PPE. Aber auch Mischungen aus steifen Nano-Mikrofüllstoffen mit amorphen oder teilkristallinen Thermoplasten, wie PMMA mit SiO2 oder PS mit Glaskugeln gefüllt, sind rheologisch gesehen komplexe Polymerschmelzen.

Der interessierte Leser dieses Buchs erhält zunächst eine übersichtliche und praxisnahe Darstellung der grundlegenden Deformationsarten viskoelastischer Polymerschmelzen und zugehöriger experimenteller Methoden der Rheologie, die den Bereich der Scherrheologie und der Dehnrheologie umfassen. Kapitel 2 erlaubt einen anschaulichen Einstieg in das komplexe Themenfeld der Rheologie von Polymerschmelzen, indem es die notwendigen Grundlagen ballastfrei vermittelt. Füll- und Verstärkungsstoffen ist das Kapitel 3 gewidmet. Es werden die grundlegenden Aspekte im Hinblick auf Größe, Verteilung, Oberflächenbeschaffenheit und Packungsdichte der Füllstoffe vermittelt und aus der unterschiedlichen Wechselwirkung das Sedimentationsverhalten erklärt. Die nachfolgenden Kapitel 4 bis 10 mit Fokus auf Mikro-Nanopartikel und Kapitel 11 bis 19 mit Fokus auf Polymerblends unterteilen das Buch in einer sehr geeigneten Weise in zwei grundlegende Themenbereiche. Im ersten Teil (Füllstoffe) sind besonders die Untersuchungen zum Kriecherholungsverhalten von grundlegender Bedeutung zur Untersuchung der komplexen Wechselwirkung zwischen der Matrix und den darin dispergierten Mikro- und Nano-Füllstoffen. An interessanten Beispielen wie PMMA, PS und iPP in Verbindung mit Nano- SiO2 oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen wird gezeigt, dass der lineare, reversible Anteil der Kriechnachgiebigkeit (linear-recoverable compliance) die effektiv wirksame Oberfläche der Füllstoffe beschreibt, die für eine Wechselwirkung der Füllstoffe untereinander und mit Matrix überhaupt zur Verfügung steht. Bei einem gegebenen Füllstoffanteil nimmt dieser Oberflächenanteil mit steigender Dispergierungsqualität zu.

Im zweiten Teil (Blends) werden dem Leser zunächst die wichtigsten Grundlagen zum Verständnis der Mischbarkeit von Polymeren und den Grundprinzipien der komplexen Morphologiebildung bei mehrphasigen Systemen vermittelt. Der wichtigen Frage, welche Polymere warum und überhaupt mischbar sind, widmen sich dann ausführlich zwei nachfolgende Grundlagenkapitel. Nach einem ausführlichen Abstecher in die Welt der Kautschuk-modifizierten Blends wie ABS und ASA im Kapitel 14 konzentriert sich der Rest des zweiten Teils des Fachbuchs auf das rheologische Verhalten von nicht-mischbaren Blends und auf unterschiedlich kompatibilisierte nicht-mischbare Blends. Das vorher vermittelte Verständnis des rheologischen Verhaltens der Polymerschmelzen hilft nachfolgend, die komplexe Morphologiebildung nicht-mischbarer und kompatibilisierter Blends zu verstehen. Abschließend werden in einem Kapitel noch wertvolle praxisnahe Zusatzinformation zur Bestimmung der Schmelzestabiltät von ABS und ASA, aber auch zum Einfluss der Probenpräparation in einem Laborkneter auf die resultierende Morphologie gegeben.

Das Buch ist besonders wertvoll für den Praktiker, der die wissenschaftliche Erklärung sucht, da viele der vorgestellten anschaulichen Beispiele im Rahmen von Doktorarbeiten am Institut für Polymere Werkstoffe der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entstanden sind. Viele dieser systematisch erarbeiteten Ergebnisse stammen aus der langjährigen Tätigkeit des Autors als Hochschullehrer und finden in dem Buch ein neues gemeinsames Dach. Durch die sehr systematische Gliederung des Buches ist es auch sehr gut geeignet, dem Experten, der sich für eine bestimmte Polymerklasse interessiert, schnell eine Möglichkeit zu bieten, Messergebnisse und Interpretationen dazu zu finden. Die besondere Stärke des Buches sind die vielen experimentellen Ergebnisse. Es vermittelt daher einen wertvollen Einblick in die rheologischen und morphologischen Eigenschaften von heterogen aufgebauten Polymerwerkstoffen.

Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt

(aus Kunststoffe 3/2017)

Weitere Informationen.

Rheological and Morphological Properties of Dispersed Polymeric Materials Filled Polymers and Polymer Blends
Helmut Münstedt
Carl Hanser Verlag
München 2016
474 Seiten
250,00 (D) Euro
ISBN 978-1-56990-607-1


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