Einkettige Polymernanopartikel-Komplexierung an Grenzflächen

• Antragsteller: Professor Dr. Felix Plamper; Professor Dr. Felix H. Schacher
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524806266

Dieser Antrag beschäftigt sich mit einer neuen Klasse amphiphiler Moleküle, die aus einkettigen, intramolekular vernetzten Polymernanopartikeln bestehen (sogenannte Single Chain Nanoparticles, SCNPs). Dabei stehen die grenzflächenaktiven Eigenschaften dieser unimolekularen Partikel im Fokus. Wir erwarten, dass die SCNPs janusartige Strukturen an der Grenzfläche ausbilden. Wir nutzen zur Herstellung die grenzflächeninduzierte Komplexierung zweier Polymerblöcke eines Diblockcopolymers aus: das wasserlösliche Polydimethylaminoethylmethacrylat (PDMAEMA) interagiert attraktiv an der Grenzfläche mit dem öllöslichen Polypropylenoxid (PPO). Dies führt zur Ausbildung von vorgefalteten/kollabierten Sandwichkonformationen (im Gegensatz zu den klassischen Pancakekonformationen mit größerer Entfernung zwischen den Blöcken). Diese Sandwichkonformationen können an der Öl-Wasser-Grenzfläche konserviert werden: entweder mittels photochemischer Vernetzung nur zwischen den Blöcken oder anhand einer statistischen Vernetzung innerhalb und zwischen den Blöcken. Um dies zu erreichen, werden die einzelnen Blöcke derart funktionalisiert, so dass photovernetzbare Gruppen eine Verbrückung zwischen PPO und/oder PDMAEMA bewirken (Interblockvernetzung vs. Intrablockvernetzung, die auch innerhalb des eigenen Blocks eine Verbrückung erlaubt; ein Interblockbrückenschlag ist nur zwischen den Blöcken der gleichen Kette möglich). Durch Variation der Copolymerzusammensetzung und der Vernetzungsbedingungen werden unterschiedlich stark vernetzte SCNPs generiert, deren Vernetzungsgrad in bestimmten Fällen zudem reversibel eingestellt werden kann. Es folgt eine systematische Untersuchung am Langmuirtrog (inkl. ergänzender Methoden). Wir erwarten neuartige amphiphile Eigenschaften der daraus resultierenden einkettigen Partikel, wie beispielsweise eine eher parallele Orientierung der Ketten zur Grenzfläche selbst bei höherer Grenzflächenbelegung. Damit einhergehend ist eine Effizienzsteigerung für zukünftige ressourcenschonende Anwendungen aufgrund der niedrigen Polymermengen, die nötig sind, um Grenzflächen zu bedecken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Christopher Barner-Kowollik; Anja Goldmann, Ph.D.