Modellierung der Polymerquellung von Silikonnetzwerken

Beschreibung

Die Diffusion von Lösungsmitteln in Polymeren spielt in vielen Anwendungen eine wesentliche Rolle. Einerseits sollen Polymere Lösungsmittel aufnehmen, wie z. B. in Hydrogelen oder in Anwendungen der kontrollierten Arzneimittelabgabe. Andererseits sollen sie als Barriere gegen die Lösungsmittelaufnahme zum Schutz von verkapselten Elektronikkomponenten fungieren. In den vergangenen Jahren lag der Forschungsschwerpunkt auf der Diffusion in stark quellenden Polymernetzwerken, obwohl die Diffusion durch eine Polymerbarriere für die Lebensdauer von Elektronikkomponenten essenziell ist.
In unserem bisher veröffentlichten Modell [1,2] konnte die Quellung in hochvernetzten Polymernetzwerken adäquat durch die Maxwell-Stefan-Diffusion beschrieben werden. Dabei wurde das chemische Potential mit PC-SAFT [3] in Kombination mit dem Netzwerkterm von Miao et al. [4] berechnet. Bisher wurde hier jedoch nur die eindimensionale Diffusion in Epoxidharzen betrachtet. In dieser Arbeit wurde dieser Ansatz auf den zwei- und dreidimensionalen Fall erweitert und das Modell auf die Diffusion in Silikonnetzwerken erweitert. Erstmals konnte der Einfluss der Probengeometrie berücksichtigt werden und die Modellierung der Diffusion wurde signifikant verbessert.
In diesem Beitrag wird das auf 2D und 3D erweiterte Diffusionsmodell vorgestellt. Weiters wird der Einfluss der Berücksichtigung dieser zusätzlichen Raumrichtungen auf die Diffusion von Lösungsmitteln im Polymernetzwerk anhand experimenteller Quellungsdaten von Silikon diskutiert.

[1] Krenn, P., Zimmermann, P., Fischlschweiger, M., & Zeiner, T. (2020). Modeling highly cross-linked epoxy resins in solvents of different polarities with PC-SAFT. Industrial & Engineering Chemistry Research, 59(11), 5133-5141.
[2] Krenn, P., Zimmermann, P., Fischlschweiger, M., & Zeiner, T. (2020). SAFT-Based Maxwell–Stefan Approach to Model the Diffusion through Epoxy Resins. Journal of Chemical & Engineering Data, 65(12), 5677-5687.
[3] Gross, J.; Sadowski, G. Perturbed-Chain SAFT: An Equation of State Based on a Perturbation Theory for Chain Molecules. Ind. Eng. Chem. Res. 2001, 40 (4), 1244–1260.
[4] Miao, B., Vilgis, T. A., Poggendorf, S., & Sadowski, G. (2010). Effect of finite extensibility on the equilibrium chain size. Macromolecular theory and simulations, 19(7), 414-420.

Zeitraum	25 Sept. 2023
Ereignistitel	Thermodynamik Kolloquium 2023
Veranstaltungstyp	Konferenz
Ort	Garbsen, Deutschland, NiedersachsenAuf Karte anzeigen
Bekanntheitsgrad	National