Rheologische und thermische Charakterisierung eines Epoxidharzes während der Aushärtung

Клер Страсер, NETZSCH-Gerätebau GmbH

Zweikomponenten-Epoxidharze werden durch Mischen eines Härters (z. B. eines Diamins) mit einem Epoxidmonomer hergestellt. Durch einen Temperaturanstieg wird eine Aushärtungsreaktion eingeleitet oder beschleunigt, bei der die reaktiven Gruppen von Harz und Härter miteinander reagieren und ein dreidimensionales Netzwerk bilden. Dabei wandelt sich das Material von einem verarbeitbaren flüssigen Harz in einen strukturellen Feststoff um.

Während der Reaktion können Epoxidsysteme zwei Hauptübergänge durchlaufen: Gelierung und Vitrifikation. Die Gelierung ist der irreversible Übergang von einer viskosen Flüssigkeit zu einem viskoelastischen Gel. Bei der Vitrifikation geht das Harz von einem gummiartigen in einen glasartigen Zustand über. Diese reversible Umwandlung findet statt, wenn die Glasübergangstemperatur (die mit dem Aushärtungsgrad ansteigt) die Materialtemperatur erreicht. Beide Übergänge beeinflussen die physikalischen Eigenschaften des Materials sowie die Aushärtungsrate, so dass sie bei dem Prozess berücksichtigt werden müssen.

In diesem Vortrag wird ein Zweikomponenten-Epoxidharz während der Aushärtung untersucht. DSC (Differential Scanning Calorimetry)-Messungen werden durchgeführt, um die Kinetik der Reaktion zu modellieren. Dieses kinetische Modell berücksichtigt die diffusionskontrollierte Reaktion in der Nähe der Glasübergangstemperatur. Die Vitrifikationskurve wird mit Hilfe von temperaturmodulierten dynamischen DSC-Messungen ermittelt. Zusätzlich werden isotherme und dynamische Messungen mit dem Rotationsrheometer durchgeführt, um die Gelierkurve zu bestimmen. Mit den Ergebnissen wird ein TTT (Time-Temperature-Transformation)-Diagramm erstellt.