Faser-Matrix-Haftung in Kunststoffverbunden aus thermoplastischer Matrix und Flachs: 1. Die Ausrüstung mit Silanen

摘要

Because of their properties, flax fibres can be used as reinforcing material in composites, e. g. as substitute for glass fibres in composites with polypropylene. A major drawback of this application is the high water adsorption of the natural fibre and its low adhesion to the hydrophobic polymer. Therefore, improvement of adhesion to the polypropylene matrix by application of bifunctional silanes was investigated. While silanes with alkyl groups did not significantly improve the fibre-matrix adhesion, it was found that silanes which carry functional groups capable of reacting by formation of free radicals under processing conditions lead to a remarkable improvement. For silanes with vinylic and methacrylic groups, the dependence of adhesion on the nature of hydrolysis catalyst, on the compound which initiates the free-radical reaction, and on the degree of fibre silylation was investigated. The degree of silylation was varied under optimum concentration conditions.%Flachsfasern können auf Grund ihres Eigenschaftsprofils als Verstärkungsmaterial in Verbundwerkstoffen genutzt werden. Als wichtiger Anwendungsfall bietet sich die Substitution von Glasfasern in Compounds aus Glasfasern und dem Standardkunststoff Polypropylen an. Problematisch für diesen Einsatz sind die hohe Wasseraufnahme der Naturfaser und deren geringe Haftung zum hydrophoben Polymeren. Es wurde daher versucht, die Adhäsion zur Polypropylenmatrix durch Applikation von bifunktionellen Silanen zu erhöhen. Während alkylgruppenfunktionalisierte Silane nur eine unbedeutende Verbesserung der Faser-Matrix-Haftung bewirken, konnte jedoch eine deutliche Steigerung mit solchen Silanen erzielt werden, deren funktioneile Gruppe unter Verarbeitungsbedingungen des Verbundwerkstoffes radikalisch reagiert. Für vinyl- und methacrylgruppenfunktionalisierte Silane wurde die Abhängigkeit zwischen dem Hydrolysekatalysator, der die Radikal-Reaktion initiierenden Verbindung, der Silanauflage und dem Adhäsionsniveau untersucht und unter optimalen Konzentrationsverhältnissen die Silanauflage variiert.