Kunststoffalterung unter Wasserstoff

Auswirkungen von hohen Temperaturen und Drücken auf Kunststoffe und Polymere unter Wasserstoffeinfluss

Druckautoklaven sind Geräte, die in der Materialforschung und -prüfung eingesetzt werden, um die Auswirkungen von hohen Temperaturen und Drücken auf verschiedene Materialien, einschließlich Kunststoffe und Elastomere, zu untersuchen. Insbesondere bei der Analyse der Lebensdauer von Kunststoffen und Polymeren unter Wasserstoffeinfluss bieten Druckautoklaven wertvolle Möglichkeiten, um realistische Betriebsbedingungen nachzubilden.

• Simulation von Betriebsbedingungen: Druckautoklaven ermöglichen es, Bedingungen zu schaffen, die in vielen Anwendungsszenarien vorherrschen, wie etwa beim Wasserstofftransport, der Wasserstofflagerung oder der Betankung. Im Bereich Kunststoffe des Fraunhofer LBF können Temperaturen von bis zu 300°C und Drücke von bis zu 300 Bar simuliert werden, um das Verhalten von Kunststoffen und Polymeren in einer wasserstoffreichen Umgebung zu studieren. Höhere Drücke sind am Standort in Kranichstein möglich.
• Wasserstoffeinfluss: Die Wechselwirkungen zwischen Wasserstoff und Kunststoffen sind von großer Bedeutung, da sie zu Materialversagen, Versprödung oder anderen Materialschädigungen führen können. Druckautoklaven bieten die Möglichkeit, diese Wechselwirkungen unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen.
• Langzeitstudien: Um die Lebensdauer von Kunststoffen und Elastomeren zu bewerten, sind Langzeituntersuchungen unter extremen Bedingungen erforderlich, die durch Autoklaven ermöglicht werden. Druckautoklaven können für längere Zeiträume betrieben werden, wodurch die Alterungseffekte und die Stabilität der Materialien über einen längeren Zeitraum hinweg analysieren können.
• Materialcharakterisierung: Im Anschluss an die Anwendung von hohen Drücken und Temperaturen können die mechanischen Eigenschaften, wie Steifigkeit, Zugfestigkeit und Bruchverhalten, der untersuchten Materialien bestimmt werden. Dies ist entscheidend, um die Eignung von Kunststoffen für unterschiedliche Anwendungen zu bewerten, insbesondere in Bereichen, in denen sie extremen Bedingungen ausgesetzt sind.
• Entwicklung neuer Materialien: Die Erkenntnisse, die aus Experimenten mit Druckautoklaven gewonnen werden, können zur Entwicklung neuer, widerstandsfähigerer Materialien beitragen. Durch das Verständnis, wie bestehende Kunststoffe auf Wasserstoff reagieren, können gezielt neue Formulierungen oder Polymermischungen entwickelt werden, die verbesserte Eigenschaften aufweisen.

Der im Bereich Kunststoffe des Fraunhofer LBF verwendete Autoklav von der Parr Instrument Company besitzt ein Fassungsvolumen von 1,2 l und kann maximal Temperaturen bis zu 350°C sowie Drücke bis zu 300 Bar Wasserstoff erreichen. Damit können Materialien unter extremen Bedingungen getestet werden, um ihre Beständigkeit gegen Wasserstoff zu bewerten. Der Autoklav ermöglicht auch die Untersuchung und Entwicklung von Stabilisatoren, die unter hohen Temperaturen und Drücken in einer Wasserstoffatmosphäre zum Einsatz kommen.