Tailored filler-matrix interfaces for polymers in high-pressure hydrogen environments

Für die Verwendung von Elastomer-Dichtungsmaterialien in harschen Bedingungen, z. B. hohen Drücken und großen Temperaturbereichen, spielt der Kautschuktyp sowie die Verstär-kung des Kautschuks eine entscheidende Rolle. Üblicherweise werden Silica oder Ruß als verstärkende Füllstoffe eingesetzt. Zur weiteren Verbesserung der Materialeigenschaften, insbesondere im Hinblick auf verbesserte Gasbarriere-Eigenschaften gegenüber durchdrin-genden Wasserstoffmolekülen, eignen sich Füllstoffe mit einem hohen Aspektverhältnis und einer maßgeschneiderten Füllstoffoberfläche. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Elastomere mitverschiedenen Füllstofftypen hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, Hochdruck-gasbeständigkeit und Morphologie untersucht. Konkret wurden HNBR, NBR und EPDM getestet. Darüber hinaus wurde die Oberflächenfunktionalisierung von Füllstoffen mit hohen Aspektverhältnis, hexagonalem Bornitrid sowie Graphenoxid, untersucht. Schließlich wur-den NBR Materialien mit einem hybriden Füllstoffsystem aus Ruß und einem plättchenför-migen Füllstoff mit einer funktionalisierten Oberfläche umfassend untersucht. Die optimier-ten Materialien mit Hybrid-Füllstoffsystem mit maßgeschneiderten Füllstoff-Matrix-Grenzflächen weisen gute mechanische Eigenschaften sowie Beständigkeit gegenüber Hoch-druck-Gas und verbesserte Wasserstoff Transport Eigenschaften auf, z. B. eine geringere Wasserstoffpermeabilität.