Porosity Modulation of Cellulose Fiber Mats by Phase Inversion of Block Copolymers
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurde die Synthese amphiphiler Blockcopolymere über die sequentielle Addition verschiedener Monomere über die anionische oder kontrolliert radikalische Polymerisation sowie via Thiol-En-Chemie zum Aufbau neuer Blockcopolymere studiert. Fokus der Arbeiten war die Untersuchung des Einflusses der Blockarchitektur, insbesondere hinsichtlich der Art der Blocksegmente und deren Volumenbrüche, auf die Mikrophasenseparation in Anwesenheit von Cellulosefaser-Grenzflächen. Es ergab sich ein starker Einfluss hinsichtlich der Menge mikrophasenseparierter Domänen sowie deren Ausrichtung entlang einzelner Cellulosefasern. Dabei spielten sowohl Spuren von Wasser, die Behandlungsprotokolle der Polymer-Cellulose-Hybridmaterialien und die Polymerkettenarchitekturen eine wichtige Rolle. Die hier etablierten Syntheserouten lieferten Zugang zu bisher wenig verstandenen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zweier spannender und wichtiger Materialklassen: nachhaltiger Cellulosefasern und technische Blockcopolymere. Als eine Besonderheit im Vergleich zu existierenden Arbeiten ist zu nennen, dass es hier erstmal gelungen ist, den Beweis für einen starken Einfluss der Cellulosefaser-Grenzfläche auf die Menge und Orientierung der Blockcopolymerdomänen auf der Skala weniger 10 Nanometer zu erbringen. Darüber hinaus konnten Templatrouten auf Basis neuer Blockcopolymere etabliert werden, die durch Ozonbehandlung einen einfachen Zugang zu Poren, abgeleitet durch die Blockcopolymermorphologie, direkt an der Fasergrenzfläche ermöglichten.
Publications
- Macromolecules, Amine-Containing Block Copolymers for the Bottom-Up Preparation of Functional Porous Membranes 2019, 52, 2631-2641
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(See online at https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b02758) - Self-assembly of Amphiphilic Poly(2- hydroxyethyl methacrylate)-Containing Block Copolymers in the Vicinity of Cellulose Fibres, European Polymer Journal 2020, 141, 110059
M. Plank, F. Hartmann, B. Kuttich, T. Kraus, M. Gallei
(See online at https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2020.110059) - Temperature Variation Enables the Design of Bio-Based Block Copolymers via One-Step Anionic Copolymerization, Macromolecular Rapid Communications 2020, 42, 2000513
J. Bareuther, M. Plank, B. Kuttich, T. Kraus, H. Frey, M. Gallei
(See online at https://doi.org/10.1002/marc.202000513) - Cross-Linking Strategies for Fluorine- Containing Polymer Coatings for Durable Resistant Water- and Oil-Repellency, Polymers 2021, 13
J. Kredel, D. Schmitt, J.-L. Schäfer, M. Biesalski, M. Gallei
(See online at https://doi.org/10.3390/polym13050723) - A Block Copolymer Templated Approach for the Preparation of Nanoporous Polymer Structures and Cellulose Fiber Hybrids by Ozone Treatment, Polymer Chemistry 2022, 13, 4028-4046
L. Gemmer, Q. Hu, B.J. Niebuur, T. Kraus, B.N.N. Balzer, M. Gallei
(See online at https://doi.org/10.1039/D2PY00562J) - Nanoporous Block Copolymer Membranes with Enhanced Solvent Resistance via UV-Mediated Cross- Linking Strategies, Macromolecular Rapid Communications 2022, 43 (3), 2100632
F. V. Frieß, Q. Hu, J. Mayer, L. Gemmer, V. Presser, B. N. Balzer, and M. Gallei
(See online at https://doi.org/10.1002/marc.202100632)
