Inline-Polymerisationsreaktor
Final Report Abstract
Der Polymerisationsreaktor wurde für die Durchführung standardisierter Polymyerisationsmethoden, insonders der lebende Polymerisationsverfahren genutzt. Von besonderem Interesse waren Aspekte des Inline-Monitorings (IR), das eine direkte Verfolgung der Reaktionskinetiken und damit eine exakte Kontrolle des lebenden Verhaltens der Polymerisationsreaktionen ermöglichte. So wurden unter anderem die Polymerisation von Polyisobutylen (PIB) sowie anderer (kationisch polymerisierbarer Monomere) in polaren Reaktionsmedien bzw. unter Zusatz von polaren Monomeren untersucht. Aufgrund der begrenzten Löslichkeit vieler Komponenten, und auch der finalen Polymere selbst (bei hohen Molekulargewichten) ist die Untersuchung in alternativen Reaktionsmedien ein wichtiges Thema. Dazu wurde die Kinetik der Polymerisationsreaktion unter standardisierten Bedingungen (definierte Polymerisations- Temperatur, definierte Dosierungszeiten, sowie definierte Temperaturrampen) in verschiedenen Reaktionsmedien untersucht, mit dem Ziel die Kinetik solcher Polymerisationsverfahren mit neuen, polaren Monomeren bzw. Comonomeren zu verstehen. Dazu wurde ein Laborreaktorsystem mit angeschlossenem Monitoring (IR- Spektroskopie) aufgebaut, welches eine direkte Analyse der Kinetik (durch Verbrauch des Monomeren) unter standardisierten und reproduzierbaren Reaktionsbedingungen ermöglichte. Die Untersuchungen ermöglichten den Einbau polarer Monomere als Comonomere in Polyisobutylene und solcherart die standardisierte Herstellung von polaren Polymeren dieser Art. In einem anderen Projekt wurden „grafting-from“-Methoden unter Verwendung der lebenden kationsichen Polymerisation ausgehend von modifizierten Nanpartikeln untersucht. Dazu wurden folgende Einflüsse auf die Kinetik der Polymerisationsreaktion untersucht: (1) Die Dichte des an der Oberfläche der Nanopartikel vorhandenen Initiators in Relation zum lebenden Charakter der Polymerisation sowie der Einfluss eines sakrifiziellen Initiators, (2) der Einfluss der Krümmung der Oberfläche des Nanopartikels auf den lebenden Charakter der Polymerisation. Ziel eines weiteren Projektes war die gezielte Synthese von zyklischen Polymeren, ausgehend von linearen, telechelen Strukturen, hergestellt durch lebende Polymerisationsverfahren. Dabei wurden zyklische Initiatoren untersucht, die solcherart zum Aufbau von zyklischen Polymeren genutzt werden können. Als Basisstrukturen wurden diese va. in der lebenden radikalischen Polymerisation über NMP-Verfahren eingesetzt. In diesem Zusammenhang war die Verfolgung der Kinetik dieser Reaktion von großer Wichtigkeit, wobei Verdünnungseffekte bei den Polymerisationsreaktionen selbst untersucht wurden. Der Polymeriationsreaktor wird für das nun anlaufende Projekt zur Synthese von Polymeren und deren Verwendung in selbstheilenden Materialien (IASS- EU-Projekt) von großer Bedeutung für die Herstellung größerer Materialmengen mit definierten Molekulargewichten sein.
