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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-58553
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/5855/


Fiedler, Anne Isabelle

Hyperverzweigte Polyether-Polyole auf Basis von Trimethylolpropan und Pentaerythrit

Hyperbranched Polyether-Polyols based on Trimethylolpropane and Pentaerythrite

Dokument1.pdf (10.228 KB) (md5sum: 57eca488400a6d9e6dd5bf900c61896a)

Kurzfassung in Deutsch

In dieser Arbeit wurde erstmalig die Synthese von verzweigten und hyperverzweigten Polyether-Polyolen auf Basis von Trimethylolpropan (TMP) und Pentaerythrit (PEA) durch säurekatalysierte Polykondensation in einer anspruchslosen Eintopfreaktion untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass eine erfolgreiche Umsetzung der Hydroxygruppen zu Etherbindungen in einem großen Maßstab möglich ist, ohne das eine Aktivierung der Monomere durchgeführt werden muss. Es wurden neben der Darstellung der Homopolymere aus TMP, PEA, TMP + 3 Ethylenoxid (EO) und PEA + 5 EO auch die Darstellung von Copolymeren aus TMP/PEA und mit difunktionellen Monomeren wie Triethylenglykol (TEG) untersucht. Bei dieser Reaktion konnte vor allem bei Homo- und Copolymerisationen von TMP das Auftreten von zyklischen Formaldehydacetalen als Nebenprodukt beobachten werden. Durch Syntheseoptimierung konnte der Anteil an TMP Einheiten, die als Formaldehydacetal im Polymer vorliegen, von 50 % auf 5 % gesenkt werden. Bei Homo- und Copolymerisationen von PEA wurde dieses Verhalten nur im geringen Ausmaß beobachtet. Poly(TMP) und dessen Copolymere konnten mit Molmassen von 500 – 1000 g/mol, Poly(PEA) und Poly(TEG-co-PEA) mit Molmassen von über 1000 g/mol hergestellt werden. Durch den Einbau des Comonomers und unterschiedlichen Comonomerverhältnissen konnten außerdem die physikalischen Eigenschaften der verzweigten Polyether-Polyole, wie Löslichkeit und Tg eingestellt werden. Eine Direktkondensation zu Poly(TEG-co-PEA) aus Acetaldehyd und Formaldehyd über ein ungereinigtes Rohpentaerythrit und ein Einsatz eines EG-Vorkondensats anstatt von TEG war ebenfalls erfolgreich.
Die synthetisierten Polymere wurden im Hinblick auf eine spätere Anwendung durch Acetonketalbildung der 1,3-Diole und durch Veresterung mit kurz- und langkettigen Alkylketten modifiziert. Dadurch ließ sich in allen Fällen eine Hydrophobierung der Polyether-Polyole erhalten. Durch die Modifizierung mit Stearatketten wurden amphiphile Kern-Schale Moleküle hergestellt, für die vor allem bei mittleren Modifizierungsgraden eine hohe Beladbarkeit mit hydrophilen Farbstoffmolekülen gezeigt werden konnte. In AFM Aufnahmen zeigen diese Amphiphile abhängig von ihrem Modifizierungsgrad eine Lamellenstruktur, die auf Kristallitbildung der Stearatketten zurückzuführen ist.


Kurzfassung in Englisch

In this work the synthesis of branched and hyperbranched polyether-polyols based on Trimethylolpropane (TMP) and Pentaerythrite (PEA) by means of acid catalyzed polycondensation in an undemanding one-pot reaction was investigated for the first time. It was shown that a successful conversion from hydroxy groups to ether functionalities is possible on a large scale without monomer activation. Beside homopolymer synthesis based on TMP, PEA, TMP + 3 ethylene glycol (EO) and PEA + 5 EO also copolymers based on TMP/PEA with difunctional monomers like triethylene glycol (TEG) were synthesized. During this type of reaction, especially during polymerisation reactions using TMP as monomer, cyclic formaldehyde acetal formation was observed as side reaction. The amount of TMP-formaldehyde acetals in the polymer could be reduced from 50 % to 5 % by optimization of the reaction conditions. Using PEA as monomer only low amounts of formaldehyde acetal formation was observed. Molecular weights of Poly(TMP) and its copoloymers ranged from 500 – 1000 g/mol. Molecular weights of Poly(PEA) and Poly(TEG-co-PEA) exceede 1000 g/mol. Variation of comonomers and different comonomer compositions afflected different physical properties like solubility and Tg of the branched polyether-polyols. A direct condensation to Poly(TEG-co-PEA) based on acetaldehyde and formaldehyde via unpurified Pentaerythrite was successful. Furthermore the usage of an ethylene glycol pre-condensate instead of TEG was successful to obtain Poly(TEG-co-PEA).
All synthesized polymers were modified by acetal formation of the 1,3 diols and by ester formation with short and long chain alkyl chains with respect to later applications. In all cases the polyether-polyols were hydrophobized. By means of modification with stearyl chains amphiphilic core shell molecules were synthesized, which show high loading capacities with hydrophilic dyes especially with modification grades around 50 %. In AFM images these amphiphilic molecules show a lamellar structure depending on their modification grade, which is due to crystallisation of the stearyl chains.


SWD-Schlagwörter: Polykondensation , Polyetherpolyole , Copolymere
Freie Schlagwörter (deutsch): hyperverzweigte Polyether-Polyole , saure Katalyse , Eintopfreaktion , Modifizierung von Polyether-Polyolen
Freie Schlagwörter (englisch): Polyether-Polyols , acidic catalysis , One-pot reaction , modification of Polyether-Polyols
Institut: Institut für Makromolekulare Chemie
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Mülhaupt, Rolf (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 01.08.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 08.10.2008
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