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Projekt
Sprühpolymerisation
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Urs Peuker
Fachliche Zuordnung
Mechanische Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung von 2009 bis 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 121937891
Die Vision des SPP Process-Spray ist die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Fluideigenschaften, Zerstäubungsparametern und den Eigenschaften des aus dem Spray gewonnenen pulverförmigen Feststoffs. Die Sprühpolymerisation synthetisiert in der Düse und im Tropfen aus einem Monomersystem einen polymeren Feststoff; überlagert dazu wandelt sich der Tropfen durch Trocknung und Reaktionsfortschritt in ein Feststoffpartikel. Diese Prozessstrategie fasst die Synthese und Konfektionierung des Polymers, die technisch in zwei Schritten durchgeführt wird, in einen Schritt zusammen. Sie soll die Synthese von chemisch und partikeltechnologisch definierten Partikeln in einem Größenbereich 5-100 µm ermöglichen. Eine besondere Herausforderung sind hierbei quervernetzte, unlösliche Polymere, für die die integrierte Konfektionierung eine technische Lösung darstellt. Der Stand der Technik besitzt nur beschränkte Möglichkeiten Polymerpartikel im Größenbereich 1-50 µm mit definierten morphologischen Eigenschaften zu synthetisieren. Emulsions- und Suspensionsprozesse führen zu kompakten kugelförmigen Partikeln. Top-Down-Prozesse zur Synthese wie bspw. Feinmahlung sind aufgrund der elastischen Eigenschaften der Polymerpartikel problematisch. Die prinzipielle Machbarkeit des Prinzips Sprühpolymerisation zeigt die Patentliteratur. Für die angestrebte Prozessentwicklung wird die Kinetik des kombinierten Polymerisations- und Trocknungs-prozesses experimentell im Technikumsmaßstab untersucht sowie theoretisch analysiert. Für die technische Umsetzung kommen spezielle apparative Komponenten für den Reaktionsstart zur Anwendung. Eine prozessnahe Auslegung und Dimensionierung erfolgt über rheo-kinetische Messungen des reagierenden Monomers. Diese liefert einen direkten experimentellen Zusammenhang von Reaktionsfortschritt und aktueller Viskosität des reagierenden Monomers. Diese Viskosität ist die quantitative Schlüsselgröße für die Zerstäubung. Als Versuchsmaterial wird (neuralisierte) Acrylsäure verwendet, die nach der Polymerisation als (Natrium) Polyacrylat vorliegt. Dieser Polyelektrolyt soll sowohl als lineares Polymer als auch als quervernetztes Gel über Sprühpolymerisation hergestellt werden. Weiterhin wird untersucht, ob es auch möglich ist, bestehende Polymerketten im Schritt der Sprühpolymerisation quer zu vernetzen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
