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Da Polyurethane (PU) mithilfe einer Polyadditionsreaktion gebildet werden, ist diese Stoffklasse besonders geeignet, durch den Einsatz neuartiger Komponenten, Materialien mit innovativen Eigenschaftsspektren zu synthetisieren. So wird es möglich, für elektrische und elektronische Module, Verguss- und Einbettmassen mit den erforderlichen mechanischen Eigenschaften bei guter Verarbeitbarkeit herzustellen. Durch neuartige Synthesewege werden hierzu besonders hydrophobe Polyole auf Basis von 2-Ethylhexan-1,3-diol und Terephthalsäure entwickelt, die einen großen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen in Form von nativem Öl enthalten. Für den praktischen Einsatz als 2-Komponenten-Vergussmasse muss jedoch aus verarbeitungstechnischen Gründen die Viskosität des entwickelten oligomeren Diols deutlich erniedrigt werden. Dazu dienen die eingesetzten pflanzlichen Öle wie Raps- oder Sojaöl. Da für die Eigenschaften nicht nur der chemische Aufbau der Molekülketten, sondern auch die Morphologie des PU Systems entscheidend sind, wird mithilfe thermoanalytischer Messmethoden und abbildender Verfahren die bei dem neuartigen Syntheseweg ausgebildete Phasenstruktur charakterisiert.
Bei der Abschätzung der Beständigkeit von Kunststoffen gegenüber niedermolekularen Flüssigkeiten ist die Kohäsionsenergiedichte CED ein wichtiger Parameter auf molekularer Ebene. Die Vernetzungsdichte ν eines polymeren Festkörpers bildet hierbei einen bedeutsamen Kennwert, der darüber hinaus neben der Löslichkeit wichtige Eigenschaften wie thermische Stabilität und Steifigkeit des Materials charakterisiert. Für die experimentelle Bestimmung von CED und ν eignet sich die Untersuchung des Quellverhaltens in unterschiedlichen Lösungsmitteln. Es werden zwei Messmethoden miteinander verglichen und die Ergebnisse unter Berücksichtigung des molekularen Aufbaus von Proben aus Polyurethan (PU) und hochmolekularem – (HMWPE) und ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE) diskutiert. Zum Verständnis des Quellverhaltens dieser Polymerproben in niedermolekularen Lösungsmitteln werden neben den Messergebnissen Literaturdaten zu Grunde gelegt.
In this work we present a novel optical polymer system based on polyurethane elastomer components, which combines excellent UV transparency with high thermal stability, good hardness, high surface tension and long pot life. The material looks very promising for encapsulation and microlensing applications for chip-on-board (CoB) light-emitting diodes (LED). The extinction coefficient k, refractive index n, and bandgap parameters were derived from transmission and reflection measurements in a wavelength range of 200-890 nm. Thermogravimetry and differential scanning calorimetry were used to provide glass transition and degradation temperatures. The surface tension was determined by means of contact angle measurements. As proof of concept, a commercial InGaN-CoB-LED is used to demonstrate the suitability of the new material for the production of microlenses.
The current state of technology for 3D printing with biomaterials is based on the extrusion of viscous materials. Mostly, extrusion heads utilize pneumatic pressure systems or stepper motors to force the substrate onto a surface. These methods are well developed for high viscouse materials. However, processing low viscous liquids may cause leakages in the system. This could be solved by applying continuous extrusion. Additionally, in order to process gelable substrates, such as gelatine and agar, tempered print heads in combination with a multi stage tempering system are required to prevent the system from clogging. The ongoing work presented in this paper focuses on the development of an extrusion system, which should be able to process multiple viscosities of gelatine sequentially. In order to achieve this, several measurements to examine the properties, as well as the material parameters of different biomaterials are performed. In this process gel point, force resistance and elasticity are the factors of particularly interest. Due to their ability to gel and their availability, the most relevant biomaterials are gelatine and agar. Using this data, an extrusion system involving a peristaltic pump, a heated tube and a nozzle, has been developed. The next step envisaged is to calibrate the extruder based on the obtained data and finally to validate the printing process by printing simple geometric structures. Assuming that a positive evaluation is obtained, the printing system will be tested for printing first organic test structures from patient data using the examined biomaterials.