Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen von EPR-modifizierten Polypropylenwerkstoffen

Zur Optimierung der Zähigkeit mehrphasiger elastomermodifizierter Polypropylenwerkstoffe ist die Kenntnis über den Zusammenhang zwischen den morphologischen Parametern und den Zähigkeitseigenschaften erforderlich. Das Projekt verfolgt das Ziel, Polypropylenwerkstoffe, die durch Blenden bzw. durch Copolymerisation elastomermodifiziert wurden, hinsichtlich ihres Zähigkeitsverhaltens mit Hilfe bruchmechanischer Konzepte umfassend zu beschreiben und anhand morphologischer Parameter geeignete Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen aufzustellen. Die Zähigkeitscharakterisierung erfolgt dabei mit Hilfe bruchmechanischer Methoden, die Morphologiecharakterisierung vorzugsweise über Licht- und Elektronenmikroskopie sowie thermische Analyseverfahren. Zur Charakterisierung der Zähigkeit als Widerstand gegenüber instabiler Rissausbreitung dienen die Konzepte der Fließbruchmechanik, bei stabiler Risseinleitung und -ausbreitung wird das Risswiderstandskonzept angewendet. Elastomermodifizierte Polypropylenwerkstoffe sind in der Lage, Kräfte auch bei großen Deformationen zu übertragen. In diesem Bereich wird das Zähigkeitsverhalten mit Hilfe des Essential Work of Fracture (EWF)-Konzeptes beschrieben, Die Anwendbarkeit dieses Konzeptes zur morphologiebezogenen Zähigkeitscharakterisierung dieser Werkstoffgruppe unter schlagartigen und quasistatischen Beanspruchungsbedingungen wird überprüft. Von besonderer anwendungstechnischer Bedeutung ist die Ermittlung der Temperaturabhängigkeit bruchmechanischer Kennwerte. Dies gilt in besonderem Maße für PP aufgr und der bereits erwähnten Lage der Tg, die die Anwendungsmöglichkeiten dieses Werkstoffs stark einschränkt. Es werden Übergangstemperaturen vom spröden zum zähen und vom zähen zum hochschlagzähen Werkstoffverhalten bestimmt. Damit ist es möglich, praxisrelevante Einsatzgrenzen festzulegen und in Verbindung mit morphologischen Parametern anwendungsorientierte Werkstoffoptimierung zu betreiben. Zur Charakterisierung der Deformationen die während des Rissinitiierungsprozesses an der Rissspitze auftreten und zur Bestimmung der physikalischen Rissinitiierung werden in-situ-Untersuchungen unter quasistatischen Prüfbedingungen durchgeführt. Diese Untersuchungsmethode ermöglicht die Aufnahme von Risswiderstandskurven an einem einzigen Prüfkörper und kann somit in einem sehr frühen Stadium der Werkstoffentwicklung zur Zähigkeitscharakterisierung herangezogen werden. Die energiedissipierenden Mikrodeformationsprozesse, die vor der Rissspitze im Prüfkörperinneren auftreten, sind charakteristisch für das Zähigkeitsverhalten. Die Untersuchung dieser Prozesse erfolgt rasterelektronenmikroskopisch am präparierten Prüfkörper.