Phase-specific studies of the evolution of microstructure and mechanics in elastomer-containing blends

Abstract

Blends of elastomers with plastics or other elastomers are viable material solutions that exhibit a broad range of properties, while remaining relatively inexpensive. Quantification of the cross-link densities (CDs) and their (potential) preferential distribution in blend phases becomes relevant for optimum blend design. Common techniques for estimation of CDs are limited to qualitative assessments. In this research, the phase-specific distribution of CDs in elastomer/elastomer blends is studied quantitatively using a high-field solid-state NMR method. In addition, the CDs are examined for changes that can occur due to thermo-oxidative aging and accelerated weathering of the elastomer blends. In another study, the effects of microstructure on macroscopic properties in cross-linked elastomer/plastic blends are studied by a static low-field variant of the NMR technique. Results from other techniques are also presented for these studies.

Mischungen von Elastomeren mit Kunststoffen oder anderen Elastomeren sind praktikable Materiallösungen, die ein breites Spektrum an Eigenschaften aufweisen und gleichzeitig relativ kostengünstig sind. Die Quantifizierung der Vernetzungsdichten (VDn) und ihrer (potenziell) bevorzugten Verteilung in den Mischungsphasen ist für die Optimierung von Mischungen von Bedeutung. Gängige Techniken zur Abschätzung der VDn sind auf qualitative Bewertungen beschränkt. In dieser Forschungsarbeit wird die phasenspezifische Verteilung von VDn in Elastomer/Elastomer-Gemischen mittels einer Hochfeld-Festkörper-NMR-Methode untersucht. Zusätzlich werden die VDn auf Veränderungen untersucht, welche durch thermo-oxidative Alterung und beschleunigte Verwitterung der Elastomermischungen entstehen können. In einer weiteren Studie werden die Auswirkungen der Mikrostruktur auf die makroskopischen Eigenschaften von vernetzten Elastomer-Kunststoff-Mischungen mit einer statischen Niederfeldvariante der NMR-Technik untersucht. Für diese Studien werden auch Ergebnisse anderer Techniken vorgestellt.