Abstract
Kunststoffe bieten ein hohes Potential für solar-thermische Absorber, im speziellen für Flachkollektoren. Bei derartigen Anwendungen stellen die hohen Temperaturen in Luft und Wasser die gravierendsten Servicebedingungen dar. Daher ist die Untersuchung von Alterungsphänomenen bei erhöhten Temperaturen unter diesen Bedingungen von enormer Wichtigkeit um das jeweilige Verhalten potentieller Polymermaterialien zu charakterisieren und um mögliche Einschränkungen der gewählten Materialien für diese Anwendungen zu identifizieren. Da bisher noch keine systematische Studie zu dieser Thematik durchgeführt wurde, war das Hauptziel dieser Dissertation, das Alterungsverhalten von ausgewählten, potentiellen Kunststoffe für solar-thermische Absorberan-wendungen mit polymerwissenschaftlichen Methoden zu untersuchen. Für diese Arbeit wurden insgesamt acht verschiedene potentielle Polymere für solar-thermische Absorber ausgewählt. Dazu gehörten vier sogenannte technische Kunststoffe (ein Blend aus Polyphenylen Ether und Polystyrol (PPE+PS), Polykarbonat (PC), ein schlagzähmodifiziertes Polyamid 12 (PA12-HI) und ein hochtemperaturmodifiziertes PA12 (PA12-HT)) und vier Standard-Kunststoffe (zwei unterschiedlich vernetzte Polyethylentypen (PE-X1, PE-X2), zwei Polypropylentypen (PP-1, PP-2)). Abgeleitet von nördlichen Klimaverhältnissen und einer Kollektoreinsatzdauer von 20 Jahren wurden für den Stagnationsfall 140 °C in Luft mit einer kumulierten Beanspruchungszeit bis zu 500 h und für den operativen Betrieb 80 °C in Wasser mit einer kumulierten Beanspruchungszeit bis zu 16000 h als Auslagerungsbedingungen für die Alterungsuntersuchungen festgelegt. Auf Laborprüfkörper-Ebene waren zwei analytische Meßmethoden (Differential Thermoanalyse (DSC) und Größenausschlußchromatographie (SEC)) und eine mechanische Methode (monotoner Zugversuch) Teil des experimentellen Untersuchungsprogramms zur Charakterisierung des Alterungsverhaltens. Auf Sub-Komponenten- und Komp-onenten-Ebene wurden DSC-Untersuchungen und ein mechanischer Eindruck-versuch durchgeführt. Zur Modellierung und Vorhersage der Lebensdauer unter verschiedenen Einsatzbedingungen, wurden für drei ausgewählte Kunststoffe (PPE+PS, PC, PP-2) jeweils drei verschiedene Modelle basierend auf der Arrhenius-Beziehung und Ergebnissen der Laborprüfkörper-Ebene herangezogen. Da diese Dissertation die erste Untersuchung in Hinblick auf das Alterungsverhalten potentieller Materialkandidaten für solar-thermische Absorber darstellt, sind noch weitere Untersuchungen notwendig um die erzielten Ergebnisse zu bestätigen.
Titel in Übersetzung | Alterungsverhalten von polymeren Absorbermaterialien für solar-thermische Kollektoren |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dr.mont. |
Betreuer/-in / Berater/-in |
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Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2009 |
Bibliographische Notiz
nicht gesperrtSchlagwörter
- solar-thermische Absorber
- Alterungsverhalten
- physikalische und chemische Alterung
- Lebensdauervorhersage