Polypropylen ist ein häug eingesetzter, semikristalliner Kunststo, der oft unter hohem Druck verarbeitet wird. Zur Kinetik der Erstarrung unter solchen Bedingungen sind bisher nur ungenaue Daten verfügbar, da direkte Messmethoden fehlen. In dieser Arbeit wurden Untersuchungen zum Thema Wachstumsgeschwindigkeit von Sphärolithen am Druckdilatometer mit unterschiedlichen Kristallisationstemperaturen, Drücken und Druckintervallen durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde das von Herrn Dr. Hierzenberger während seiner Diplomarbeit entwickelte Druckdilatometer mit einer Hebebühne aufgerüstet, um hohe Drücke repro- duzierbar aufbringen zu können. Außerdem wurde das Druckdilatometer mit zwei zu- sätzlichen Temperaturmessfühlern ausgestattet, um die gemittelte Temperatur über das gesamte Probenvolumen zu erhalten. Als Modell-Material wurde Polypropylen HB600TF von Borealis gewählt. Es ist ein Ho- mopolymer mit niedriger Schmelzussrate, welches vor allem für die Extrusion und zum Thermoformen eingesetzt wird. Da es nur wenig nukleiert ist, schien es für die Untersu- chung des Druckeinusses der Wachstumsgeschwindigkeit besonders gut geeignet zu sein. Aus den gemessenen Dilatometerkurven und den mittels Dünnschnitten erhaltenen Mor- phologien der Proben, wurde zusätzlich zur Wachstumsgeschwindigkeit auch ihre Keim- zahlentwicklung charakterisiert. Die Halbwertszeiten der Kristallisation, sowie die Ge- schwindigkeitskonstanten wurden mittels Avrami-Fit aus den Dilatometerkurven ermit- telt. Diese Daten wurden anschließend zu Masterkurven nach Zoller zusammengefügt. Es wurden außerdem einige unter Druck kristallisierte Proben sowie eine Blindprobe mit- tels dierentialer Thermoanalyse (DSC) untersucht. Da es zur Bildung eines Doppelpeaks bei den unter höheren Drücken kristallisierten Proben kam, wurde angenommen, dass es sich hierbei um eine Änderung bei der Kristallmodikation handeln könnte. Wegen dieser Annahme wurden anschließend Raman-Spektren dieser unter höheren Drücken kristallisierten Proben aufgenommen. Anhand dieser Spektren konnte das Vorhandensein der -Phase von Polypropylen nachgewiesen werden.
Abstract
Polypropylene is a frequently used, semi-crystalline plastic, which is often processed under high pressure. For the kinetics of solidication under such conditions only inaccurate data are available so far, because direct measuring methods are missing. In this thesis, investigations on the growth rates of spherulites were performed on a pressure dilatometer with dierent crystallization temperatures, pressures and pressure intervals. For this purpose, an existing pressure dilatometer, which was built by Dr. Peter Hiert- zenberger while he did his diploma theses, was equipped with a lifting platform in order to achieve reproducible high pressures. Furthermore the pressure dilatometer was equipped with two additional temperature pro- bes to measure the average temperature over the entire sample. Polypropylene HB600TF from Borealis was chosen as the model material. It is a ho- mopolymer with a low melt rate, which is particularly suitable for extrusion and for thermoforming. Since it is only slightly nucleated, it seemed that it was particularly well suited to measure the pressure dependence of the growth rate. From the measured dilatometer curves and the morphologies obtained by the thin sections of the samples, in addition to the growth rates, the development of the number of nuclei was obtained. The half-value period of the crystallization, as well as the velocity constants were determined by Avrami-Fit from the dilatometer curves. These data were then combined to master curves according to Zoller. In addition, some samples which where crystallized under pressure, as well as a blank were analyzed using dierential scanning calorimetry (DSC). Since a double peak was formed in the DSC curves of the samples crystallized under high pressures, it was assumed that there could be a change in crystal modication. Because of this assumption, Raman spectra of these samples were recorded. Based on these spectra, the presence of gamma-phases of polypropylene was veried.
