Umweltfreundliche flammhemmende Faser-Kunststoff-Systeme für Mobilitätsanwendungen auf Phosphororganischer Flammschutzmittel


Project Title
Umweltfreundliche flammhemmende Faser-Kunststoff-Systeme für Mobilitätsanwendungen auf Phosphororganischer Flammschutzmittel
 
 
Principal Investigator
 
Co-Worker
 
Status
Laufend
 
Duration
01-10-2021
-
30-09-2023
 
Abstract
Eine wichtige Methode zur Gewichtseinsparung ist z. B. die Substitution von Materialien (Aluminium und Titan durch Polymere und faserverstärkte Kunststoffe (FVK)) in der Flugzeugstruktur und im Innenraum. Gerade in der letztgenannten Anwendung geht dies mit strengen Anforderungen an die generelle chemische Unbedenklichkeit der verwendeten Polymeren und insbesondere deren Entflammbarkeits-, Rauch- und Toxizitätseigenschaften (FST) einher. Bestehende Werkstoffe wie Phenolharze weisen zwar gute FST-Eigenschaften auf, zeigen aber auch erhebliche Nachteile hinsichtlich der Gesundheitsverträglichkeit in der Anwendung und der mechanischen Eigenschaften sowie hinsichtlich der Herstellbarkeit in automatisierten Prozessen. Diese Umstände verdeutlichen, dass die Entwicklung neuer FST-Materialien und neuer Prozesstechnologien von grundlegender Relevanz sind. Um solche neuen FST-Materialien entwerfen zu können, muss zudem ein umfassendes Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Zersetzungs-Beziehungen gewonnen werden.
FST-Materialien beinhalten viele verschiedene chemische Substanzen, die sich in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften, ihrer Toxikologie und ihrem Umweltverhalten stark unterscheiden. Ihre Gemeinsamkeit liegt daher nur in ihrem Ziel, nämlich die Entflammbarkeit von Materialien herabzusetzen. Phosphorhaltige Flammschutzmittel wirken vor allem in der festen Phase des Kunststoffes. Aufgrund seiner hohen Schmelz- und Zersetzungstemperatur eignet sich EDA-DOPO als halogenfreies und entfaltete seine Wirksamkeit schon bei verhältnismäßig niedrigen Mengen (< 5 %) in Duroplasten (V0 in UL94). Die weitere Kombination mit Ammoniumpolyphosphate (APP) ist vielversprechend und steigert die Wirkung.
In der Arbeit sollen die Struktur-Eigenschafts-Zersetzungs-Beziehungen von DOPO-APP modifizierten Duromeren als Matrixsysteme für Glasfaser Verbundwerkstoffe im Leichtbau im Bereich der Mobilität (Flugzeug, Schiff, Bahn, Bus, …) entwickelt werden.