Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

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2 Zielsetzung und Vorgehensweise Ziel dieser Arbeit ist es einen kontinuierlichen Prozess zur Herstellung von Polyestera- miden mit guten thermischen, mechanischen und Verarbeitungseigenschaften mittels reaktiver Extrusion zu entwickeln. Polyesteramide werden bisher vornehmlich durch Batch-Synthesen hergestellt, wie z. B. das bis 2001 kommerziell synthetisierte BAK ® (biologisch abbaubarer aliphatischer Kunststoff) der Bayer AG. [Mec04, GK02, ESR09] Die kontinuierliche Synthese von Polyesteramiden in einem Doppelschneckenextruder hat sich dagegen bisher nicht im industriellen Prozess durchsetzen können. Im grundlage- norientierten Teil der Arbeit wird eine Einführung in die Polyesteramide gegeben. Dabei werden die Grundlagen zum chemischen Verständnis wie auch zu den Eigenschaften und Anwendungen von Polyesteramiden vermittelt. Weiterführend wird auf das Verfahren der Extrusion zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren eingegangen; der Aufbau der verwendeten Maschinen wird ebenso erklärt wie wichtige Prozessparameter. Zunächst werden die Anforderungen zur kontinuierlichen Synthese eines PEAs in einem Doppelschneckenextruder ermittelt. Dabei stehen die chemische Entwicklung und Beurtei- lung einer Reaktion, die sich für einen solchen Prozess eignet im Mittelpunkt. Es erfolgt die Wahl der Edukte wie auch des Initiatorsystems. Darüber hinaus werden wichtige Prozessbedingungen zusammengestellt. Systematisch werden experimentell in kleinem Maßstab in einem Doppelschnecken-Microcompounder der Einfluss der verwendeten Che- mikalien auf die Reaktion untersucht, um optimale Polymer- und Prozesseigenschaften zu erzielen. Weiterführend findet eine Übertragung der Synthese auf einen Laborextruder statt, welche bewertet und beurteilt wird. Die hergestellten Proben werden mittels unter- schiedlicher Analysemethoden hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer thermischen, rheologischen sowie mechanischen Eigenschaften untersucht. Die hieraus resultierenden Ergebnisse werden für das Upscaling ebenso genutzt. Um Verständnis für den gesamten Prozess sowie den Verlauf der Reaktion zu erhalten werden die Verweilzeiten des Polymers über die gesamte Länge der Extruderschnecke, auf 5
6 2 Zielsetzung und Vorgehensweise einem physikalischen Modell basierend, ermittelt. Eine Optimierung der Schneckenkonfi- guration sowie die Berechnung der Verweilzeiten für einen größeren Extruder werden nachfolgend angestellt. Abschließend wird das Potential für den Einsatz von Polyesteramiden insbesondere für medizintechnische Anwendungen diskutiert. Dabei geht es um ökologische Aspekte zur Herstellung von Polyesteramiden wie auch um ökonomische Betrachtungen zur Marktpo- sition der Medizintechnik in Deutschland und dem Potential von Polyesteramiden. Abbildung 2.1 gibt eine graphische Darstellung des Dissertationskonzepts wieder.
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A Anhang 167 A.4.10 Schneckenkonfig
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