MultiKAT- Ressourceneffizienz und unkonventionelle "All-Polyethylene"-Nanocomposite für den Leichtbau durch Tandem-Katalyse, kompartimentierte Multizentren-Katalysatoren und mesoskopische Formreplikation

Durch die Verwendung von Faser verstärkten Werkstoffen können in vielen Materialbereichen die Eigenschaften der jeweiligen Polymere erheblich verbessert werden. Typische Fasern wie z.B. Glasfasern sind im Vergleich zum Polymermaterial sehr schwer und verhindern daher oft den Einsatz im ressourceneffizienten Leichtbau. Außerdem ist ein werkstoffliches Recycling praktisch unmöglich. Alternativen wie Nanofüllstoffe sind toxikologisch oft sehr bedenklich und darüber hinaus schwer verarbeitbar.

Auf Basis von sehr leichtem und umweltfreundlichen Polyethylenen (PE) sollen in diesem Projekt neuartige Materialien entwickelt werden, bei denen die Faserverstärkung durch bereits während des Herstellprozesses gebildetem ultra-hoch molekularen PE (UHMPE) erreicht wird. Für optimale Materialeigenschaften ist es erforderlich, dass sich das Matrixpolymer und das UHMPE ideal mischen. Da klassische Verfahren wie die Extrusion hier immer versagt haben, zielt dieses Projekt auf eine Mischung direkt am Ort des Entstehens des Polymers: Am Katalysatorkorn, direkt im Polymerisationsreaktor.

Hinzu ist die Entwicklung der neuen Klasse der "Multi-Zentren-Katalysatoren" erforderlich. Das Matrixpolyethylen, das UHMPE und auch das essentielle Comonomer 1-Hexen werden im Abstand von wenigen Nanometern simultan produziert und damit ideal gemischt.

Ohne die Notwendigkeit aufwendige Reaktorkaskaden zu verwenden, sollen mit den Multi-Zentren-Katalysatoren durch Katalysator-induzierte Nanostrukturbildung, polymere Werkstoffe mit überlegenen Eigenschaften wie erhöhter Dimensionsstabilität kombiniert mit Matrixverstärkung, Gas- und Flüssigkeitssperrwirkung sowie elektrischer Leitfähigkeit und erhöhter Schadenstoleranz realisiert werden. Entwicklungsziele des Projekts sind neue gas- und flüssigkeitsdichte PE-Behälter für Flüssiggas, korrosionsfördernde Bio-Treibstoffe, aggressive Chemikalien, neuartige PE-Batteriegehäuse sowie neue PE-Werkstoffe mit erhöhter Wertschöpfung pro Tonne Rohstoff durch verbesserte Bilanz von Festigkeit, Steifigkeit, Schlagzähigkeit und Wärmeformbeständigkeit.

 

Poster des Projektes (Sept. 2014)


Koordinator: Dr. Shahram Mihan, Basell Polyolefine GmbH, Frankfurt

Projektpartner (Karte):

  • Basell Polyolefine GmbH - Catalyst Systems
  • Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg - Fakultät für Chemie und Geowissenschaften - Anorganisch-Chemisches Institut
  • Universität Konstanz - Mathematisch- Naturwissenschaftliche Sektion - Fachbereich Chemie - Lehrstuhl für Chemische Materialwissenschaft
  • Albert-Ludwigs-Universität Freiburg - Freiburger Materialforschungszentrum (FMF)

Laufzeit: 01.07.2012 bis 30.06.2015

FKZ: 03X3565