Untersuchung von Verbundwerkstoffen mit Basalt- und PBO-Faser-Verstärkung

Zur Erweiterung der Grundlagenkenntnisse für diese beiden bisher wenig genutzten Verstärkungsfasern werden in dieser Arbeit Einzelfaserzugversuche durchgeführt, um den Einfluss der Prüfbedingungen und der Faseroberflächenbehandlungen auf die mechanischen Eigenschaften der Fasern zu charakterisieren. Durch die Analysen der unimodalen und bimodalen Weibullverteilung wird der Zusammenhang zwischen der Faserzugfestigkeit und den kritischen Oberflächendefekten untersucht. Um den Einfluss der Faseroberflächenbehandlungen auf die Oberflächenenergien und Grenzflächenhaftung zu ermitteln, werden in dieser Arbeit der Schlichteauftrag aus wässriger Phase (Silan, Filmbildner), Plasmabehandlungen in verschiedenen Medien, Excimer-UV-Bestrahlungen in Anwesenheit verschiedener Monomeren und eine Säurebehandlung durchgeführt. Zur Charakterisierung der Oberflächentopografie der oberflächenbehandelten Fasern vor und nach dem Einzelfaserauszugversuch wird die Rasterkraftmikroskopie (AFM) verwendet. Der Effekt einer Plasmabehandlung auf die freie Oberflächenenergie der PBO-Fasern und die Grenzflächenscherfestigkeit wird mittels der Kontaktwinkelmessung und der Einzelfaserauszugprüfung untersucht. Um die durch diese Oberflächenmodifizierungen hervorgerufenen Veränderungen der mechanischen Verbundeigenschaften sowie der Faser-Matrix-Haftung zu charakterisieren, werden in dieser Arbeit sowohl endlosfaserverstärkte thermoplastische und duroplastische Unidirektionalverbunde bzw. kurzfaserverstärkte thermoplastische Verbunde als Modellfälle betrachtet, bei denen sowohl die Verstärkungsfasern als auch die Matrix signifikant unterschiedlich sind. Zur Verstärkung werden zwei ausgewählte Fasermaterialien (Basalt- und PBO-Fasern) und als Matrix zwei Thermoplaste (PP und PA6) sowie ein Epoxidharz ausgewählt. Der Einsatz von Commingling-Hybridfäden zur Entwicklung der thermoplastischen Unidirektionalverbunde erfordert Voruntersuchungen zur Lufttexturierung mit verschiedenen Düsen und Auswahl der günstigsten Prozessparameter.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Technische Universität Dresden

Year

2008

Author dc:creator

• Liu, Jianwen

Contributors dc:contributor

• Mäder, Edith
• Offermann, Peter
• Kroll, Lothar

• Basaltfaser
• PBO-Faser
• Verbundwerkstoffe
• Basalt fiber
• PBO fiber
• Composite