Blockcopolymere als Haftvermittler für Kunststoff-Metallverbünde

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden neuartige blockcopolymerbasierte Haftvermittler für Polymer-Metall-Verbünde entwickelt und bezüglich ihrer haftvermittelnden Eigenschaften untersucht. Bei den Haftvermittlermolekülen handelt es sich um phosphonsäureesterfunktionalisierte Poly(styrol-b-butadien)-Copolymere. Der eigentlichen Synthese vorausgehend wurde zunächst geprüft, wie sich Phosphonsäureestergruppen grundsätzlich an einem Polybutadienrückgrat anbringen lassen. Schließlich wurde erfolgreich eine zweistufige polymeranaloge Reaktion gefunden. Nach einer Hydrosilylierung der vinylischen Doppelbindung und anschließender Phosphonierung des Spacers wurde ein phosphonsäureesterhaltiges Polybutadien erhalten. Diese Vorgehensweise wurde auf Poly(styrol-b-butadien)-Copolymere übertragen. Nach erfolgreicher Synthese wurde die haftvermittelnde Wirkung in Polymer/Metall-Verbünden untersucht. Dabei konnten zugfeste Verbünde aus Polystyrol und Stahl erhalten werden, die ohne herkömlichen Klebstoff auskommen. Zusätzlich wurde die Übertragbarkeit der Haftvermittler auf weitere Styrolpolymere als Matrixmaterialen, neben reinem Polystyrol, untersucht. Weiterhin wurde die Übertragbarkeit der Haftvermittler auf unterschiedliche Metalle, die für den konstruktiven Leichtbau interessant sind, erforscht.

The present dissertation describes the engineering of novel block copolymer-based adhesion promoters for polymer-metal-composite materials. Furthermore it shows the characteristics of these adhesion promoters. In this work the focus lies on poly(styrene-b-butadiene)-block copolymers which are functionalized with phosphonate groups. General tests were carried out to evaluate the possibilities of functionalization of a polybutadiene backbone with phosphonate groups. As a result of these tests, a polymer analogous two-step-reaction was developed. In the first step a hydrosilylation of the vinylic double bounds of the polybutadiene was performed. Second step was the phosphonization of the spacer. After a successful transfer to poly(styrene-b-butadiene)-block copolymers the characteristics of the products in polymer-metal-composite materials were tested. Hereby it was possible to get a tight connection between steal and polystyrene, without using additional adhesives. In addition, the assignability of the adhesion promoters towards other styrene-based polymers as matrixes was explored. Furthermore, different metals which are of interest for lightweight constructions were tested.