Röntgenstreuung an Schichtsilikaten in polymeren Matrices

Nanokomposite basierend auf polymeren Matrices und Schichtsilikat als Füllstoff wurden mit Hilfe der Röntgenkleinwinkelstreuung hinsichtlich der Dispergierung und der Orientierung der Füllstoffpartikel untersucht.
Hierzu wurde eine Software entwickelt, welche aus Röntgenkleinwinkelstreudaten die mittlere Größe und die Größenverteilung von Nanopartikeln bestimmt. Anders als konventionelle Programme setzt diese Software keine vorgegebene Verteilungsfunktion für die Partikelgröße voraus, sondern basiert auf freien Verteilungsfunktionen. Anhand von Referenzsystemen konnte eine verlässliche und präzise Funktion der Software nachgewiesen werden.
Mit Hilfe dieser Software ist es gelungen, die innere Struktur eines mit einem Schichtsilikat gefüllten, temperatursensitiven Mikrogels in Abhängigkeit von der Temperatur zu untersuchen. Es konnte so die Dispergierung der Füllstoffpartikel bestimmt und eine Modellvorstellung für das Verhalten des Schichtsilikats während der Temperaturänderung entwickelt werden.
An mit Schichtsilikat gefülltem Polyethylen konnte weiterhin gezeigt werden, dass mit Hilfe der Röntgenkleinwinkelstreuung die Orientierung von plättchenförmigen Nanopartikeln in einer polymeren Matrix quantitativ bestimmt werden kann. Mittels ortsaufgelöster Messungen an spritzgegossenen Zugstäben wurde der Grad der Ausrichtung quantitativ bestimmt. In-situ Messungen während des Dehnungsvorgangs zeigten zusätzlich eine Verstärkung der Ausrichtung der Silikatschichten.