Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Phasengleichgewicht bei der Quellung von IPAAm-Hydrogelen in wässrigen Lösungen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Gerd Maurer
• Subject Area: Technical Thermodynamics
• Term: from 2006 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 27379422

Die Kenntnis des Phasengleichgewichts (Quellungsgleichgewichts) in hydrogelhaltigen Systemen ist eine wesentliche Voraussetzung für die Optimierung des Einsatzes von Hydrogelen in vielen Anwendungen. Methoden sowohl zur Korrelation als auch zur Vorhersage solcher Gleichgewichte werden benötigt. In der Literatur sind zahlreiche Arbeiten zur Phänomenologie von Quellungsgleichgewichten (z.B. zum Einfluss von Temperatur, Zusammensetzung der umgebenden Lösung, Aufbau des polymeren Netzwerks etc. auf das Quellungsgleichgewicht) bekannt. Allerdings gibt es bisher nur vereinzelt thermodynamische Ansätze zur Beschreibung solcher Gleichgewichte, die über reine Korrelationsmethoden hinausgehen. Im hier geplanten Vorhaben soll - aufbauend auf eigenen Vorarbeiten - der Einfluss einiger weiterer Komonomerarten auf das Phasengleichgewicht in hydrogelhaltigen wässrigen Systemen experimentell untersucht und die dabei erarbeitete Datenbasis zur Weiterentwicklung von Ansätzen zur Beschreibung dieser Phasengleichgewichte verwendet werden. Ziel der Arbeiten ist, mit Hilfe thermodynamischer Modelle ein Verständnis der in solchen Phasengleichgewichten auftretenden Effekte zu gewinnen und diese Effekte soweit quantitativ zu erfassen, dass auch Vorhersagen zum Einfluss wichtiger Parameter gelingen. Es sollen synthetisch hergestellte, chemisch vernetzte Hydrogele aus einer Hauptkomponente (vorgesehen ist Isopropylacrylamid) und einem bzw. zwei Komonomeren untersucht werden, Die Komonomere werden so gewählt, dass polyampholytische Hydrogele, amphotere Hydrogele und Hydrogele mit hydrophoben Gruppen (teilweise statistisch verteilt, teilweise in Blockanordnung) entstehen. Darüber hinaus sind gegen Ende des Vorhabens Untersuchungen an Systemen mit hydrophilen ¿interpenetrating networks und zum Einfluss elektrischer Felder auf das Quellungsgleichgewicht ionischer Hydrogele vorgesehen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1259: Intelligent Hydrogels