Herstellung submikroner PVDF-Partikel

• Applicants: Professorin Dr. Sabine Beuermann; Professor Dr.-Ing. Michael Türk
• Subject Area: Preparatory and Physical Chemistry of Polymers ; Mechanical Process Engineering
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 184843374

Nach Polytetrafluorethylen ist Polyvinylidenfluorid (PVDF) das mengenmäßig bedeutendste Fluorpolymer. Von PVDF sind 5 Kristallformen bekannt, wobei die β-Phase für die ferro-, piezo- und pyroelektrischen (im Folgenden als elektrisch aktiv zusammengefasst) Eigenschaften verantwortlich ist. Die Kombination von hervorragenden elektrisch aktiven Eigenschaften mit einer ausgezeichneten chemischen, thermischen und mechanischen Stabilität macht PVDF äußerst attraktiv für eine große Anzahl von biomedizinischen Anwendungen sowie Filtrationsprozessen. Eine viel versprechende neue Methode zur Herstellung von PVDF ist die Synthese in sc-CO2. Der RESS-Prozess basiert auf dem guten Lösungsvermögen von SCFs (z. B. sc-CO2) für schwerflüchtige organische Stoffe. Beim RESS-Prozess wird die zu mikronisierende (organische) Substanz zunächst in sc-CO2 gelöst und die Partikelbildung wird durch die sehr schnelle Expansion der überkritischen Lösung durch eine Kapillardüse auf Umgebungsdruck und der daraus resultierenden starken Übersättigung der Gasphase verursacht. Mit diesem Verfahren können, bedingt durch die hohe Abkühlrate und die dabei auftretende Phasentrennung, submikrone Partikel lösungsmittelfrei hergestellt werden. Ferner zeigen u.a. eigene Arbeiten mit dem polymorphen Wirkstoff Carbamazepin, dass dessen Kristallstruktur durch Variation der Expansionsbedingungen verändert werden kann. Ziel des Projektes ist es, mit dem RESS-Verfahren submikrone Partikel von Homo- und Copolymeren des Vinylidenfluorids herzustellen. Es soll studiert werden, ob und bei welchen Prozessbedingungen die gewünschte ß-Phase bevorzugt gebildet wird. Im Vergleich zum Ausgangsmaterial soll untersucht werden, wie sich die reduzierte Partikelgröße auf die Kristallinität, Polarisierbarkeit und die elektrisch aktiven Eigenschaften auswirkt. Basierend auf den Ergebnissen sollen Strategien für die Herstellung von Partikeln mit definierten elektrisch aktiven Eigenschaften erarbeitet werden.

• DFG Programme: Research Grants