Bruch- und Verfestigungsmechanismen von Silica- und Kern-Schale-Gummi-verstärktem Epoxidharz bei Raum- und niedrigen Temperaturen

Die hochvernetzten thermosetzhärtenden Polymere, die als Klebstoffe und als Matrices von Faserverbunden für den Bau von Leichtbaufahrzeugen verwendet werden, sind sehr spröde, und die Suche nach effektiven Verfestigungslösungen für solche ingenieurtechnischen Anwendungen ist ein langjähriges Problem. Ein anhysridvernetztes thermosetzhärtendes Epoxidharz wurde durch die Zugabe unterschiedlicher Gewichtsmengen (wt%) von Silica-Nanopartikeln, Kern-Schale-Gummipartikeln und Hybriden mit gleichen Gewichtsmengen (wt%) beider Modifikationen verändert. Die Bruchenergie wurde bei Raum- und niedrigen Temperaturen (− 40 °C und − 80 °C) gemessen, um das spröde Bruchverhalten zu verstehen. Die Bruch- und Verfestigungsmechanismen wurden durch Rasterelektronenmikroskopie der Bruchflächen identifiziert. Analytische Modelle wurden verwendet, um den Modul und die Bruchenergie vorherzusagen; die Vorhersagen stimmten sehr gut mit den gemessenen Werten überein. Die Verfestigung mit Silica-Nanopartikeln ist insbesondere bei niedrigen Partikelgehalten besonders effizient. Dies zeigt, wie Epoxide erfolgreich für industrielle und Transportanwendungen verfestigt werden können.