Blockcopolymer-basierte Kunststoff-Opale
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurde die Synthese ultrahochmolekularer Blockcopolmyere über die sequentielle Addition oder im One-Pot- und sequentiellen Verfahren verschiedener Monomere über die anionische Polymerisation studiert. Fokus der Arbeiten war das Design von Blockcopolymerfilmen im trockenen Zustand, die einen photonischen Effekt analog der Strukturfarben im kolloidalen Kristall oder eines 1-dimensionalen Bragg-Spiegels aufweisen. Die ganze Vielfalt der farbintensiven photonischen Blockcopolymere wurde an den folgenden Systemen erforscht: Blockcopolymere in der Einschrittsynthese zur Ausbildung lamellarer Morphologien mit ausgeprägter paralleler Ausrichtung der Lamellen mit winkelabhängigen Reflexionsfarben (Polystyrol, Poly(4-methylstyrol), Polyisopren); Blockcopolymere mit Kugelmorphologien bestehend aus Polymethylmethacrylat oder Poly(2-vinylpyridin) in einer Matrix aus Polystyrol; Mizellare Blockcopolymersysteme in selektiven Lösungsmitteln für ein Blocksegement und die scherinduzierte Anordnung zur Herstellung photonischer Kristalle. Die hier etablierten Syntheserouten lieferten Zugang zu bisher kaum untersuchten Strukturfarben auf Basis von ultrahochmolekularen Blockcopolymeren mit Periodizitäten zur Interaktion mit Licht. Als eine Besonderheit im Vergleich zu den existierenden Arbeiten ist zu nennen, dass es hier erstmal gelungen ist, Blockcopolymer-Opale mit brillanten Farben im trockenen Zustand zu erhalten und zu verstehen. Dennoch blieb ein letzter Punkt offen: Trotz der geschaffenen Zugänglichkeit zu ultrahochmolekularen Blockcopolymeren, bei denen die Minoritätskomponente eine Kugelmorphologie ausbildete, gelang es nicht, explizit die Kugeln geordnet in einer Morphologie wiederzufinden. Hingegen gelang es, die Blockcopolymermizellen durch Scherung zu photonischen Kristallen mit winkelabhängigen und winkelunabhängigen Strukturfarben anzuordnen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- A triblock terpolymer vs. blends of diblock copolymers for nanocapsules addressed by three independent stimuli. Polym. Chem. 2016, 7 (20), 3434-3443
Behzadi, S.; Gallei, M.; Elbert, J.; Appold, M.; Glasser, G.; Landfester, K.; Crespy, D.
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Rüttiger, C.; Appold, M.; Didzoleit, H.; Eils, A.; Dietz, C.; Stark, R. W.; Stühn, B.; Gallei, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6b00577) - Multi-stimuli responsive block copolymers as a smart release platform for a polypyridyl ruthenium complex. Polym. Chem. 2017, 8 (5), 890-900
Appold, M.; Mari, C.; Lederle, C.; Elbert, J.; Schmidt, C.; Ott, I.; Stühn, B.; Gasser, G.; Gallei, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c6py02026g) - Anionic Copolymerization Enables the Scalable Synthesis of Alternating (AB)n Multiblock Copolymers with High Molecular Weight in n/2 Steps. ACS Macro Letters 2018, 7, 807-810
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(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.8b00390) - Isoprene/Styrene Tapered Multiblock Copolymers with up to Ten Blocks: Synthesis, Phase Behavior, Order, and Mechanical Properties. Macromolecules 2018, 51, 10246-10258
Steube, M.; Johann, T.; Galanos, E.; Appold, M.; Rüttiger, C.; Mezger, M.; Gallei, M.; Müller, A.H.E.; Floudas, G.; Frey, H.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b01961) - One-Step Anionic Copolymerization Enables Formation of Linear Ultra-High Molecular Weight Block Copolymer Films Featuring Vivid Structural Colors in the Bulk State. ACS applied materials & interfaces 2018, 10, 18202−18212
Appold, M.; Grune, E.; Frey, H.; Gallei, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acsami.8b02848) - One-Step Block Copolymer Synthesis versus Sequential Monomer Addition: A Fundamental Study Reveals That One Methyl Group Makes a Difference. Macromolecules 2018, 51 (9), 3527-3537
Grune, E.; Johann, T.; Appold, M.; Wahlen, C.; Blankenburg, J.; Leibig, D.; Müller, A. H. E.; Gallei, M.; Frey, H.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b00404) - Polyvinylpyridine-Grafted Block Copolymers by an Iterative All-Anionic Polymerization Strategy. Macromolecular Chemistry and Physics 2018, 219, 1700187
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(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/macp.201700187) - Anionic Grafting to Strategies for Functional Polymethacrylates: Convenient Preparation of Stimuli-Responsive Block Copolymer Architectures. Macromolecular Chemistry and Physics 2019, 1800548
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Galanos, E.; Grune, E.; Wahlen, C.; Müller, A.H.E.; Appold, M.; Gallei, M.; Frey, H.; Floudas, G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b02669) - Towards bio-based tapered block copolymers: the behaviour of myrcene in the statistical anionic copolymerisation. Polymer Chemistry 2019
Grune, E.; Bareuther, J.; Blankenburg, J.; Appold, M.; Shaw, L.; Müller, A.H.E.; Floudas, G.; Hutchings, L.R.; Gallei, M.; Frey, H.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c8py01711e)
