Asymmetrische Copolymere: Weder Block noch zufällig

• Antragsteller: Carlos Antioco Guerrero Sanchez, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286983008

Das Ziel der ASYMCOPO ist die Entwicklung neuer Materialien, welche die nützlichen Eigenschaften von Gradientencopolymeren nachahmen, ohne jedoch komplexe Syntheseverfahren zu benötigen. Gradienten-Copolymere, deren Zusammensetzung kontinuierlich als Funktion der Kettenlänge variiert, sind eine faszinierende Materialklasse mit einer Vielzahl potentieller Anwendungsmöglichkeiten. Die Herstellung eines Polymers mit einem vordefinierten Zusammensetzungsgradienten erfordert ein semi-kontinuierliches Verfahren über welches eine sorgfältige Kontrolle der Monomerzugabe, sowie ein ständiges Feedback erfolgen, um so die Zusammensetzung in jedem Stadium der Polymerisation regulieren zu können. Erst kürzlich hat sich gezeigt, dass die Idee eines Gradienten-Copolymers widersprüchlich ist: Während die durchschnittliche Zusammensetzung aller Ketten eines Polymers problemlos von einem Ende der Kette zum anderen variiert werden kann, ist jede einzelne Kette aus diskreten Monomereinheiten zusammengesetzt. D.h. an einem beliebig anderen Punkt innerhalb der Kette muss die Zusammensetzung einen von zwei möglichen Werten annehmen. Somit zeigen Polymere, die im Durchschnitt einen Zusammensetzungsgradienten aufweisen, eine sehr breite Verteilung hinsichtlich ihrer Struktur. Außerdem ist es unmöglich, den Gradienten der Zusammensetzung des gesamten Polymers aus einer Polymerkette zu rekonstruieren. So ergibt sich die naheliegende Frage: Was ist das definierende Strukturmerkmal eines Gradienten-Copolymers? Können diese Eigenschaften mittels Strukturen nachgeahmt werden, die leichter herzustellen sind unter Verwendung von wohlverstandenen Batchpolymerisationsprozessen? In diesem Projekt wollen wir die Frage mit Hilfe des Konzeptes der asymmetrischen Copolymere beantworten: Polymere die das Zwischenprodukt zwischen der Struktur eines Block- und statistischen Copolymers sind. Wir haben Rahmenbedingungen für die Klassifizierung dieser Polymere basierend auf dem Konzept des Asymmetrie-Momentes entwickelt. Mit deren Hilfe werden wir unsere Forschung zunächst auf die Synthese konzentrieren und anschließend die Eigenschaften der neuen Materialklasse erforschen. Wir streben danach Strukturen aus 2 bis 4 statistisches Copolymer-Segmenten zu definieren, welche die nützlichen Eigenschaften von Gradientencopolymeren imitieren, jedoch wesentlich einfacher zu synthetisieren sind. Dieses Projekt erfordert die Herstellung einer umfangreichen Bibliothek von Copolymeren mit verschiedenen Strukturen und erfordert die Beteiligung eines Laboratoriums mit Fachwissen und Kompetenz auf dem Gebiet der Hochdurchsatz-Polymersynthese und Charakterisierung. Das IOMC in Jena ist eine der führenden Forschergruppen in diesem Bereich. Parallel dazu erfordert die Synthese von wohldefinierten Gradientencopolymeren eine sorgfältige Kontrolle der Polymerisationsbedingungen unter Verwendung des Know-how des IMRCP Toulouse, auf dem Gebiet der Polymerisationskinetiken, Polymersynthese und Charakterisierung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Simon Harrisson, Ph.D.