Modellierung verschiedener Vernetzungsarten von -Coating-Lacken in Zusammenarbeit mit der voestalpine Stahl GmbH

Michael Schmid

Modellierung verschiedener Vernetzungsarten von -Coating-Lacken in Zusammenarbeit mit der voestalpine Stahl GmbH

Michael Schmid

Institute of Stochastics

Research output: Thesis › Master's / Diploma thesis

Abstract

In this work we will analyze the general Miller-Macosko-theory about the crosslinking process of polymer network chains with small junction molecules. Polymer chains and junction molecules are assumed to have any joint distribution of length and functionality. A variety of network-parameters is explicitly calculated: gelpoint, maximum conversion, stochiometric imbalance, soluble, elastically ineffective and elastically effective mass fraction, average concentration of effective junctions and strands, average molar mass of an elastically effective strand and the swelling ratio. We will focus on the modelling of the copolymerisation of polymer chains with HMMM-molecules (hexamethoxymethylmelamin) and the calculation of all network parameters as a function of crosslinking time. In this special case we shall analyse two different situations, which the scientist may start from: 1) molar masses of all monomers and the average functionality of chains are known, 2) average molar mass of a chain and the average functionality of chains are known. We will give detailled information about how to optimize the crosslinking process by changing the values of parameters like average functionality of chains and the ratio of moles of chains and junction points. The swelling ratio is calculated as a function of the solvent-polymer-interactioncoefficient. A mathematica-file has been created for calculating all network parameters as a function of conversion and crosslinking time and graphically expressing these quantities in two-dimensional plots. The gel-point is expressed as an explicit time in the crosslinking process. Finally we shall focus on homopolymerisation and crosslinking of chains by two different sorts of junction molecules.

Original language	German (Austria)
Publication status	Published - Mar 2005

Fields of science

204 Chemical Process Engineering
104018 Polymer chemistry
101 Mathematics
101024 Probability theory
104014 Surface chemistry

Cite this

@mastersthesis{cfdb33dbca484a4fa24fde29208055c8,

title = "Modellierung verschiedener Vernetzungsarten von -Coating-Lacken in Zusammenarbeit mit der voestalpine Stahl GmbH",

abstract = "In dieser Arbeit wird das Miller-Macosko-Modell zur mathematischen Beschreibung der Vernetzung von Molek{\"u}len mit beliebiger gemeinsamer Verteilung von L{\"a}nge und Funktionalit{\"a}t untersucht. Es werden explizite Formeln zur Berechnung folgender Netzwerkparameter hergeleitet: Gelpunkt, maximaler Vernetzungsgrad,st{\"o}chiometrische Imbalance, l{\"o}slicher, elastisch ineffektiver und elastisch effektiver Massenanteil, mittlere Konzentration effektiver Knoten und effektiver Str{\"a}nge, mittlere molare Masse eines effektiven Stranges, Fl{\"a}chenquellfaktor. An Hand von Daten der voestalpine Stahl GmbH wird die Vernetzung von Polymerketten mit dem HMMM-Vernetzer modelliert. Die Modellierung behandelt zwei Ausgangssituationen des/der ExperimentatorIn: Die molaren Massen der Monomerbausteine der Kettenmolek{\"u}le und die mittlere Funktionalit{\"a}t der Ketten sind bekannt, bzw. die mittlere molare Masse eines Kettenmolek{\"u}ls und die mittlere Funktionalit{\"a}t der Ketten sind bekannt. Alle diesbez{\"u}glichen Netzwerkparameter werden als Funktionen der Vernetzungsdauer f{\"u}r beide Polymermodelle dargestellt. Es werden Contourplots zur Darstellung eines optimalen Bereichs der Wahl {\"a}u{\ss}erer Parameter zur Generation eines bestm{\"o}glich vernetzten Polymers abgebildet. Die Quellergebnisse werden in Abh{\"a}ngigkeit vom Polymer-L{\"o}sungsmittel-Interaktionskoeffizienten untersucht. Es wurde ein Mathematica-Programm zur numerischen Berechnung und graphischen Darstellung s{\"a}mtlicher Netzwerkparameter als Funktionen des Vernetzungsgrades als auch der Vernetzungsdauer entwickelt. Der Gelpunkt wird als expliziter Zeitpunkt ausgegeben. Schlie{\ss}lich werden noch die Homopolymerisation und die Mischvernetzung analysiert.",

author = "Michael Schmid",

year = "2005",

month = mar,

language = "Deutsch ({\"O}sterreich)",

}

TY - THES

T1 - Modellierung verschiedener Vernetzungsarten von -Coating-Lacken in Zusammenarbeit mit der voestalpine Stahl GmbH

AU - Schmid, Michael

PY - 2005/3

Y1 - 2005/3

N2 - In dieser Arbeit wird das Miller-Macosko-Modell zur mathematischen Beschreibung der Vernetzung von Molekülen mit beliebiger gemeinsamer Verteilung von Länge und Funktionalität untersucht. Es werden explizite Formeln zur Berechnung folgender Netzwerkparameter hergeleitet: Gelpunkt, maximaler Vernetzungsgrad,stöchiometrische Imbalance, löslicher, elastisch ineffektiver und elastisch effektiver Massenanteil, mittlere Konzentration effektiver Knoten und effektiver Stränge, mittlere molare Masse eines effektiven Stranges, Flächenquellfaktor. An Hand von Daten der voestalpine Stahl GmbH wird die Vernetzung von Polymerketten mit dem HMMM-Vernetzer modelliert. Die Modellierung behandelt zwei Ausgangssituationen des/der ExperimentatorIn: Die molaren Massen der Monomerbausteine der Kettenmoleküle und die mittlere Funktionalität der Ketten sind bekannt, bzw. die mittlere molare Masse eines Kettenmoleküls und die mittlere Funktionalität der Ketten sind bekannt. Alle diesbezüglichen Netzwerkparameter werden als Funktionen der Vernetzungsdauer für beide Polymermodelle dargestellt. Es werden Contourplots zur Darstellung eines optimalen Bereichs der Wahl äußerer Parameter zur Generation eines bestmöglich vernetzten Polymers abgebildet. Die Quellergebnisse werden in Abhängigkeit vom Polymer-Lösungsmittel-Interaktionskoeffizienten untersucht. Es wurde ein Mathematica-Programm zur numerischen Berechnung und graphischen Darstellung sämtlicher Netzwerkparameter als Funktionen des Vernetzungsgrades als auch der Vernetzungsdauer entwickelt. Der Gelpunkt wird als expliziter Zeitpunkt ausgegeben. Schließlich werden noch die Homopolymerisation und die Mischvernetzung analysiert.

AB - In dieser Arbeit wird das Miller-Macosko-Modell zur mathematischen Beschreibung der Vernetzung von Molekülen mit beliebiger gemeinsamer Verteilung von Länge und Funktionalität untersucht. Es werden explizite Formeln zur Berechnung folgender Netzwerkparameter hergeleitet: Gelpunkt, maximaler Vernetzungsgrad,stöchiometrische Imbalance, löslicher, elastisch ineffektiver und elastisch effektiver Massenanteil, mittlere Konzentration effektiver Knoten und effektiver Stränge, mittlere molare Masse eines effektiven Stranges, Flächenquellfaktor. An Hand von Daten der voestalpine Stahl GmbH wird die Vernetzung von Polymerketten mit dem HMMM-Vernetzer modelliert. Die Modellierung behandelt zwei Ausgangssituationen des/der ExperimentatorIn: Die molaren Massen der Monomerbausteine der Kettenmoleküle und die mittlere Funktionalität der Ketten sind bekannt, bzw. die mittlere molare Masse eines Kettenmoleküls und die mittlere Funktionalität der Ketten sind bekannt. Alle diesbezüglichen Netzwerkparameter werden als Funktionen der Vernetzungsdauer für beide Polymermodelle dargestellt. Es werden Contourplots zur Darstellung eines optimalen Bereichs der Wahl äußerer Parameter zur Generation eines bestmöglich vernetzten Polymers abgebildet. Die Quellergebnisse werden in Abhängigkeit vom Polymer-Lösungsmittel-Interaktionskoeffizienten untersucht. Es wurde ein Mathematica-Programm zur numerischen Berechnung und graphischen Darstellung sämtlicher Netzwerkparameter als Funktionen des Vernetzungsgrades als auch der Vernetzungsdauer entwickelt. Der Gelpunkt wird als expliziter Zeitpunkt ausgegeben. Schließlich werden noch die Homopolymerisation und die Mischvernetzung analysiert.

M3 - Master-/Diplomarbeit

ER -