Direkt zum Inhalt | Direkt zur Navigation

Eingang zum Volltext

Lizenz

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-84389
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8438/


Schneider, René

Synthese und Charakterisierung von Modellkolloiden auf der Basis von PEG-stabilisiertenPoly(heptafluorobutylmethacrylat)-Partikeln undPoly(styrol-co-tert-butylmethacrylat)-Mikrogelen

Synthesis and characterization of model colloids on the basis of PEG-stabilized poly(heptafluorobutylmethacrylate)-particles and poly(styrene-co-tert-butylmethacrylate)-microgels

Dokument1.pdf (22.257 KB) (md5sum: 02983e3e2abffc5959e5d142e14f8772)

Kurzfassung in Deutsch

Im Rahmen der Dissertation wurden Kolloide zur Untersuchung mittels Lichtstreuung entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Ziel war es unter anderem ein neues Modellsystem herzustellen, das auf die Verwendung im wässrigen Medium optimiert ist. Dabei wurde 1H,1H-Heptafluoro-butylmethacrylat als Monomer verwendet, das mit einem polymerisierbaren PEG-Makromonomer in einem Emulsionspolymerisations-Prozess copolymerisiert wurde. Die Partikelgröße konnte dabei durch die Konzentration des PEG-Makromonomers gesteuert werden. Es konnte gezeigt werden, dass nahezu alle Ansätze monodisperse Partikel mit geringer Polydispersität lieferten, wie DLS-Messungen und TEM-Aufnahmen bestätigten. Das Verhalten der Dispersionen gegen Einfrieren und gegenüber hohen Salzkonzentrationen zeigte, dass die hergestellten Dispersionen eine exzellente Stabilität aufweisen, so dass zweifelsfrei von sterisch-stabilisierten Partikeln ausgegangen werden kann. Die Auswertungen von TEM-Aufnahmen, Cryo-TEM-Aufnahmen und Messwerten der statischen Lichtstreuung zeigten, dass die mittels PEG-Makromonomer hergestellten PFBMA-Partikel wie erwartet eine Kern-Schale-Struktur besitzen.
Allerdings deuten alle Experimente darauf hin, dass die Schalendicke groß ist und die Partikel durch PPEGMA-Blöcke stabilisiert werden. Anhand dieser Ergebnisse konnte ein Mechanismus der Reaktion bzw. der Partikelbildung postuliert werden, der aber noch nicht zweifelsfrei bewiesen werden konnte. Der Brechungsindex zweier Partikelsysteme konnte mittels statischer Lichtstreuung und Turbiditäts-Experimenten bestimmt werden. Die ermittelten Werte stimmen gut überein. Um transparente wässrige Dispersionen herzustellen, konnte der Brechungsindex des Lösungsmittels durch Zugabe von ca. 10 mol% DMSO an den Partikelbrechungsindex angepasst werden. So
konnten hochkonzentrierte Dispersionen (Φ = 0.64) mit sehr hoher Transparenz hergestellt werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass es möglich ist Poly(Styrol-co-tButyl-methacrylat-co-Diisopropenylbenzol) Mikrogele zu synthetisieren. Dabei konnten Partikel mit tBuMA-Anteilen von 0 – 100% hergestellt werden. Die Emulsionspolymerisation lieferte jeweils monomodale Partikel mit relativ enger Größenverteilung, was mittels DLS und TEM bestätigt werden konnte. Die Brechungsindizes der Mikrogele wurden mit Turbiditätsmessungen bestimmt und es konnte gezeigt werden, dass der Brechungsindex der Partikel linear vom tBuMA-Anteil abhängt. Somit können gezielt Mikrogele mit einem Brechungsindex zwischen n P = 1.4868 und n P = 1.5964 hergestellt werden.


Kurzfassung in Englisch

Polymer-Colloids were synthesized and characterized in order to create a new model system for light scattering experiments in aqueous media. 1H,1H-Heptafluorobutylmethacrylate was copolymerized with a PEG-macromonomer (PEGMA) in an emulsion-polymerization process.
It was found, that the particle size can be controlled by the concentration of the PEG-macromonomer. Nearly all batches led to monodisperse particles with a low polydispersity as confirmed by Dynamic Light Scattering- (DLS) experiments and TEM-pictures. The dispersions were stable against high salt concentrations and freeze-thaw-cycles, so that one can conclude that the particles are sterically stabilized. TEM-, Cryo-TEM as well as Static Light Scattering- (SLS) experiments clearly show a core-shell-morphology of the particles. However the thickness of the shell is much larger than expected and it is more likely that the stabilization is due to Poly(PEGMA)- blocks rather than single PEG-chains. This results point to a mechanism of particle formation which is different to conventional emulsion polymerization. The refractive indexes of two particle systems were measured by static-light-scattering and turbidity experiments giving consistent results. By adding 10 mol% DMSO the refractive index of the solvent could be matched to the refractive index of the particles and high concentrated dispersions (Φ = 0.64) with a high transparency could be produced.
In the second part of the work Poly(Styrene-co-tButylmethacrylate-co-Diisopropenylbenzene) microgel-particles were synthesized. The fraction of tButylmethacrylate (tBuMA) was varied between 0 – 100% and the emulsion polymerization yielded monomodal particles with a relatively narrow particle size distribution. The refractive indexes of the microgels were measured by turbidity experiments. It was shown that the refractive index of the particle depends linearly on the tBuMA-fraction. Thus microgel-particles with a refractive index between nP = 1.4868 and nP = 1.5964 can be selectively synthesized.


SWD-Schlagwörter: Öl-in-Wasser-Emulsion , Dispersion , Emulsionspolymerisation , Kolloid , Kolloidchemie , Kolloidphysik
Freie Schlagwörter (deutsch): hochkonzentrierte Dispersionen , Lichtstreuung , Kontrastvariation , Mikrogel , sterische Stabilisierung
Freie Schlagwörter (englisch): Dispersion , Emulsion Polymerization , Light Scattering , Sterical Stabilization , Fluorinated Particles
Institut: Institut für Makromolekulare Chemie
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Bartsch, Bartsch (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 16.12.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 19.01.2012
Indexliste