Charakterisierung der Dispersionsgüte von Carbon Nanotubes in Polymer-Nanokompositen

Characterization of the State of Dispersion of Carbon Nanotubes in Polymer Nanocomposites

Authors

  • Dipl.-Ing. Samuel T. Buschhorn,

    1. Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Denickestraße 15, 21073 Hamburg, Germany
    Search for more papers by this author
  • Dr.-Ing. Malte H. G. Wichmann,

    1. Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Denickestraße 15, 21073 Hamburg, Germany
    2. Momentive Specialty Chemicals Stuttgart GmbH, Fritz-Müller-Straße 114, 73730 Esslingen, Germany
    Search for more papers by this author
    • Der Beitrag basiert auf einem gemeinsamen Vortrag, gehalten von M. H. G. Wichmann, anlässlich des Inno.CNT Workshops Charakterisierung von CNT-Materialien am 01. Juli 2009, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin.

  • Dr.-Ing. Jan Sumfleth,

    1. Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Denickestraße 15, 21073 Hamburg, Germany
    2. Continental Reifen Deutschland GmbH, Material Development, Advanced Tire Materials Continental, Jädekamp 30, 30419 Hannover, Germany
    Search for more papers by this author
  • Prof. Dr.-Ing. Karl Schulte,

    Corresponding author
    1. Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Denickestraße 15, 21073 Hamburg, Germany
    • Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Denickestraße 15, 21073 Hamburg, Germany
    Search for more papers by this author
  • Dipl.-Ing. Sven Pegel,

    1. Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Straße 6, 01069 Dresden, Germany
    Search for more papers by this author
  • M.Sc.-Ing. Gaurav R. Kasaliwal,

    1. Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Straße 6, 01069 Dresden, Germany
    Search for more papers by this author
  • Dipl.-Ing. Tobias Villmow,

    1. Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Straße 6, 01069 Dresden, Germany
    Search for more papers by this author
  • Dr. rer. nat. Beate Krause,

    1. Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Straße 6, 01069 Dresden, Germany
    Search for more papers by this author
  • Dipl.-Ing. Andreas Göldel,

    1. Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Straße 6, 01069 Dresden, Germany
    Search for more papers by this author
  • Dr.-Ing. Petra Pötschke

    1. Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Straße 6, 01069 Dresden, Germany
    Search for more papers by this author

Abstract

Es wird ein praxisnaher Überblick über die Möglichkeiten und Grenzen der Charakterisierung der Dispersionsgüte von Carbon Nanotubes (CNTs, deutsch: Kohlenstoffnanoröhren) in polymerbasierten Nanokompositen gegeben. Die wichtigsten und am besten verfügbaren Methoden werden anwendungsorientiert vorgestellt. Einen Schwerpunkt bildet die quantitative Charakterisierung des Dispersionsgrads in festen Proben mittels mikroskopischer Methoden, wie Licht- oder Transmissions-Elektronenmikroskopie. Für Dispersionen von CNTs in wässrigen Medien, Lösungsmitteln oder Monomeren wird die Sedimentationsanalyse vorgestellt, die Aussagen zum Dispergierzustand und zur Dispergierbarkeit von CNTs zulässt. Als indirekte Methoden werden elektrische Leitfähigkeitsmessungen, rheologische Untersuchungen, dynamische Differenzkalorimetrie und mechanische Tests diskutiert.

Abstract

A practical overview of possibilities and limits to characterize the state of dispersion of carbon nanotubes (CNT) in polymer based nanocomposites is given. The most important and widely available methods are discussed with practical employment in mind. One focus is the quantitative characterization of the state of dispersion in solid samples using microscopy techniques such as optical microscopy or transmission electron microscopy. For dispersions of CNTs in aqueous media, solvents or monomers a sedimentation analysis is presented. This way dispersability and dispersion state of CNTs can be assessed. Indirect methods such as electrical conductivity measurements and rheological tests, dynamic differential scanning calorimetry and mechanical test are discussed.

Ancillary