Mechanophore in selbstheilenden Polymeren: Einfluss der mechanischen Aktivierung von Bindungen auf die Selbstheilung von Polymeren

• Antragsteller: Dr. Martin Hager
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398304946

Selbstheilende Polymere können ihre ursprünglichen Eigenschaften nach einem Schadensfall wieder herstellen. Insbesonders intrinsisch selbstheilende Polymere, welche auf verschiedensten reversiblen Wechselwirkungen basieren, sind intensiv erforscht worden. Neben verschiedenen supramolekularen Wechselwirkungen sind hauptsächlich reversible kovalente Wechselwirkungen untersucht worden. In diesem Zusammenhang wurden reversible Additions- (z.B. Diels Alder Reaktion) sowie Kondensationsreaktionen (z.B. Imine, Acylhydrazone) untersucht.Viele wissenschaftliche Forschungsarbeiten beschäftigten sich mit der Aufklärung des Heilungsverlaufs bzw. des zugrundeliegenden Heilungsmechanismus in verschiedenen reversiblen Polymernetzwerken. Trotz des signifikanten Wissenszuwachses in diesem Bereich, sind der Schadensfall sowie die daraus resultierenden Veränderungen noch recht unklar - wenn man vom offensichtlichen Kratzer oder Riss absieht. So stellt sich die Frage: "Sind die reversiblen kovalenten Bindungen wirklich Sollbruchstellen?"In diesem Zusammenhang zielt dieses Projekt auf die Aufklärung der ablaufenden Prozesse in reversibel vernetzten Polymeren durch die Einführung von Mechanophoren. Diese Mechanophore sollen auf Donor-Akzeptor-Systemen basieren, welche in die reversiblen kovalenten Bindungen (Thiol-en-Reaktion, Diels-Alder-Cycloaddition, Imine) integriert werden. Der Zustand der reversiblen Bindung (offen oder geschlossen) wird in einer Verschiebung der Absorption resultieren, was die detaillierte Untersuchung dieser Bindungen erlaubt. Auf diese Weise kann zunächst der Schadensprozess untersucht werden. Anschließend kann der Heilungsprozess dieser Polymernetzwerke verfolgt werden. Zusammenfassend kann die Art des Schadens in Verbindung mit der daraus resultierenden unterschiedlichen mechanischem Aktivierung der Polymere, d.h. der reversiblen Bindung, verfolgt werden.Verschiedene Schadensfälle könnten hier zu unterschiedlichen Mustern bei der Aktivierung in den Polymeren führen woraus unterschiedliche Verläufe der Heilung dieser Polymernetzwerke folgen können.Es ist weiterhin anzumerken, dass diese Mechanophore auch die detaillierte Untersuchung von Iminen erlauben. Diese reversible Bindung wird einen Heilungsprozess basierend auf Austauschreaktionen zeigen. Viele molekulare Charakterisierungsmethoden werden in diesem Fall keine detaillierten Ergebnisse liefern (im Gegensatz zu einem fast kompletten Öffnen von reversiblen Bindungen).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen