Experimental and theoretical description of two-way shape-memory behavior of cross-linked linear high-density and short-chain branched polyethylenes

Abstract

Formgedächtnispolymere sind die hochinnovativen "Smart Materials", die ermöglichen eine Menge von technischen, medizinischen und pharmazeutischen Anwendungen. Diese Arbeit stellt eine systematische Analyse der Mehrweg-Formgedächtniseffekt in vernetzten linearem Polyethylen und Ethylene-1-Octene Copolymeren vor. Die Herausbildung der kristallinen Struktur und der Morphologie von vernetzten Polyethylenen während der Mehrweg-Formgedächtnis-Verhalten wurde auch experimentell analysiert. Die Theorie des Mehrweg-Formgedächtnis-Verhaltens, die in dieser Arbeit entwickelt wurde, ermöglicht die Vorhersage von der Kristallmorphologie und Orientation von Kristalliten in vernetztem Polyethylen nach der Kühlung unter der uniaxialen Belastung. Experimentell bestimmter Kristallinitätsgrad, der Typ der kristallinen Struktur, Größe und Orientation von Kristallen sowie die experimentelle Kurven der Temperaturabhängigkeiten von Dehnung sind in hervorragender Übereinstimmung mit theoretischer Analyse.

Shape-memory polymers are highly innovative smart materials, which permit a number of engineering, medical, and pharmaceutical applications. The present work provides a systematical analysis of the two-way shape-memory effect in cross-linked linear high-density polyethylene and ethylene-1-octene copolymers. The formation of crystal structure and morphology of cross-linked polyethylenes during the two-way shape-memory behavior were experimentally analyzed as well. The theory of the two-way shape-memory effect derived in the present work allowed prediction of the crystal morphology and orientation of crystallites generated in cross-linked polyethylenes at cooling under load. Experimentally determined crystallinity, type of crystalline structure, size and orientation of the crystals, the experimental curves of temperature dependent strain are in excellent accordance with theoretical analysis.