Influence of anion and cation structure on ionic liquid based epoxy systems as reversible adhesives

Titel in Übersetzung: Einfluss der Anionen- und Kationenstruktur auf Epoxidsysteme auf Basis ionischer Flüssigkeiten als reversible Klebstoffe

Carina Trausner

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Ziel der vorliegenden Masterarbeit war es, dynamische Epoxidnetzwerke basierend auf ionischen Flüssigkeiten mit ausgewählten Anionen und Kationen zu synthetisieren, und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen für eine Anwendbarkeit als reversible Klebstoffe herzustellen. Durch elektrische Stimulation sollen die Klebeverbindungen bei Bedarf gelöst und durch ein makroskopisches Fließen - ausgelöst durch thermisch aktivierte dynamische Bindungsaustauschreaktionen - wieder verbunden werden. Das Imidazoliumkation diente als Basis für die Synthese der Epoxidharze und ein Anhydridvernetzer wurde für deren Aushärtung verwendet. In dieser Arbeit wurden fünf ionische Flüssigkeiten, die aus einer Kombination von drei verschiedenen Anionen und drei verschiedenen Kationen bestehen, synthetisiert und charakterisiert. Die synthetisierten Epoxidharze wurden mittels Kernspinresonanzspektroskopie und Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie charakterisiert, um ihre chemische Zusammensetzung zu bestimmen. In weiterer Folge wurde der Einfluss der Anionen- und Kationenstruktur auf die thermischen, mechanischen und selbstheilenden Eigenschaften analysiert. Durch den Austausch der Ionen entstanden Duroplaste mit einer thermischen Stabilität von 286-324 °C und Glasübergangstemperaturen von 1-59 °C. Aufgrund der unterschiedlichen Ionenkombinationen konnten die mechanischen Eigenschaften angepasst werden und es wurden Materialien mit einem E-Modul von 0,98-942 MPa, einer Bruchdehnung von 7-76% und einer Zugfestigkeit von 0,24-24 MPa hergestellt. Um die Heilungseffizienz der synthetisierten Klebstoffe zu untersuchen, wurden zuerst Scherzugversuche durchgeführt. In einem weiteren Schritt wurden die getesteten Prüfkörper unter Druck und erhöhter Temperatur zusammengefügt und erneut im Scherzugversuch getestet. Bei der Auswertung ergab sich eine Heilungseffizienz zwischen 38% und 88%, abhängig von der Ionen-Kombination der Epoxidsysteme. Eine Gleichspannung von 0,2 kV wurde angelegt, um die Klebeverbindungen zu lösen. Nach 30 min konnte die Klebeverbindungen allerdings nicht gelöst werden. Durch die Zugabe einer nicht gebundenen ionischen Flüssigkeit als Additiv wurde eine erfolgreiche Trennung der Klebeverbindungen nach 1,5 min beobachtet. Somit ist ein mobiles Salz erforderlich, um die elektrische Lösung zu ermöglichen, da die kovalenten Bindungen die Bewegungen der Ionen behindern. Zusammenfassend konnte eine erfolgreiche Anwendung als reversibler Klebstoff mit einer optimierten Zusammensetzung nachgewiesen und eine Ablösung unter dem Einfluss einer elektrischen Stimulation erreicht werden.
Titel in ÜbersetzungEinfluss der Anionen- und Kationenstruktur auf Epoxidsysteme auf Basis ionischer Flüssigkeiten als reversible Klebstoffe
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Schlögl, Sandra, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung20 Okt. 2023
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 04-09-2028

Schlagwörter

  • Ionische Flüssigkeiten
  • Elektrische Ablösung
  • Reversible Klebstoffe
  • Dynamische Polymernetzwerke

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