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Dokumenttyp

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Sprache

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Referierte Publikation

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Schlagworte

  • TPU (2)
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  • Artificial weathering (1)
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Organisationseinheit der BAM

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Effects of UV radiation on the friction behavior of thermoplastic polyurethanes (2018)
Theiler, Geraldine ; Wachtendorf, Volker ; Elert, Anna Maria ; Weidner, Steffen
The effects of weathering exposure on unfilled and filled thermoplastic polyurethanes (TPU) materials are described as performed under different humidity conditions. For this purpose, a weathering device was used with UV-A 340 nm lamps at a constant temperature of 40 °C. The effects of environmental (UV and humidity condition) degradation on the frictional properties of TPU materials are presented along with surface analyses to characterize the chemistry of the degradative process. Photooxidative degradation of unfilled polymer leads to deterioration of physical and mechanical properties, which affects its tribological behavior significantly. Due to crosslinking, the stiffness of the material increases, reducing drastically the friction coefficient of unfilled TPUs. The frictional behavior of glass fiber reinforced TPU is less affected by radiation.
Coating of carbon fibers with adhesion-promoting thin poly(acrylic acid) and poly(hydroxyethylmethacrylate) layers using electrospray ionization (2015)
Wettmarshausen, Sascha ; Friedrich, Jörg Florian ; Meyer-Plath, Asmus ; Kalinka, Gerhard ; Hidde, Gundula ; Weidner, Steffen
Thin coatings of poly(acrylic acid) (PAA) and poly(hydroxyethylmethacrylate) (PHEMA) were deposited onto carbon fibers by means of the electrospray ionization (ESI) technique in ambient air. These high-molecular weight polymer layers were used as adhesion promoters in carbon fiber–epoxy resin composites. Within the ESI process, the carbon fibers were completely enwrapped with polymer in the upper 10 plies of a carbon fiber roving. As identified with scanning electron microscopy also shadowed fibers in a bundle as well as backsides of fiber rovings were pinhole-free coated with polymers (‘electrophoretic effect'). Under the conditions used, the layers have a granular structure. Residual solvent was absent in the deposit. PAA and PHEMA films did not show any changes in composition and structure in comparison with the original polymers as analyzed by X-ray photo-electron spectroscopy and matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. Single-fiber pullout tests of coated fibers embedded in epoxy resin showed significantly increased interfacial shear strength. It is assumed that chemical bonds between carbon fiber poly(acrylic acid) and epoxy resin contribute significantly to the improved interactions.
Einfluss von Feuchte und Nässe auf die Witterungs-induzierte Alterung am Beispiel eines Polyurethans (2017)
Wachtendorf, Volker ; Geburtig, Anja ; Elert, Anna-Maria ; Weidner, Steffen
In diesem Beitrag soll der relative Einfluss des Wassers als Feuchte und Nässe unter den Beanspruchungsfaktoren untersucht werden. Die Unterscheidung von Luftfeuchte und Nässe bezüglich ihrer Wirkung ist dabei notwendig, weil die stehende Nässe zusätzliche Extraktionswirkung besitzt und auch die verfügbare Sauerstoffmenge beeinflusst. Dazu wurde ein Polymer, das im Rahmen des BAM-internen Projektes PolyComp untersucht wird, künstlich bewittert. Hierzu wurde ein Fluoreszenzlampengerät mit UV-A 340 nm Leuchtstoffröhren verwendet, in dessen Probenraum durch zusätzliche Kammern die gleichzeitige Bewitterung unter drei unterschiedlichen Feuchte-Varianten realisiert wurde (bei konstanter Temperatur): • UV und trocken • UV und hohe Luftfeuchte • UV und stehende Nässe Das gleichzeitige Einwirken der einzelnen Einflussfaktoren kann dabei konkurrierende oder aufeinander folgende chemische Reaktionen und physikalische Prozesse und somit ein anderes Ergebnis bewirken, als wenn sie isoliert nacheinander auf eine Probe eingewirkt hätten. Über die erwähnten Varianten hinaus kann auch noch der spezifische Einfluss der UV-Strahlung mit untersucht werden, weil die Proben im Bereich ihrer Befestigung verdeckt sind. Die Methodik und erste Ergebnisse dieser Untersuchung werden präsentiert.
Analytical toolset to characterize polyurethanes after exposure to artificial weathering under systematically varied moisture conditions (2019)
Scholz, Philipp ; Wachtendorf, Volker ; Elert, Anna Maria ; Falkenhagen, Jana ; Becker, Roland ; Hoffmann, Katrin ; Resch-Genger, Ute ; Tschiche, Harald ; Reinsch, Stefan ; Weidner, Steffen
Polyether and -ester urethanes (PU) were exposed to artificial weathering at 40 °C and artificial UV radiation in a weathering chamber. In 3 parallel exposures, humidity was varied between dry, humid, and wet conditions. Material alteration was investigated by various analytical techniques like size exclusion chromatography (SEC), liquid chromatography-infrared spectroscopy (LC-FTIR), thermal-desorption gas chromatography-mass spectrometry (TD-GC-MS), fluorescence mapping and dynamic mechanical analysis (DMA). Our results show that depending on the weathering conditions, different degradation effects can be observed. By means of SEC an initial strong decrease of the molar masses and a broadening of the mass distributions was found. After a material dependent time span this was followed by a plateau where molar mass changes were less significant. A minor moisture-dependent degradation effect was only found for polyester PU. Fluorescence measurements on two materials revealed an increase in the luminescence intensity upon weathering process reaching a saturation level after about 500 h. The changes in the optical properties observed after different exposure conditions and times were very similar. The TD-GC-MS data showed the fate of the stabilizers and antioxidant in the course of weathering. LC-FTIR measurements revealed a change in peak intensities and the ratio of urethane and carbonyl bands.
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