Donator-Acceptor-Copolymerisation in Ionic Liquids (IL)
Final Report Abstract
Bei der radikalischen Polymerisation in ionischen Flüssigkeiten (ILs) wird ein außerordentlich großer Lösungsmitteleffekt beobachtet. Der Einfluss der ILs als Lösungsmittel in der radikalischen Polymerisation wird nur bei Löslichkeit des Monomers in der IL und dem Einsatz polarer Monomere wirksam. Der Lösungsmitteleinfluss der ILs verursacht eine erhebliche Erhöhung der Polymerisationsgeschwindigkeit und auffallend hohe, meist breit verteilte Molmassen. Sowohl die experimentell ermittelten sehr großen Wachstumskonstanten kp als auch die Reduzierung ihrer Aktivierungsenergie sind durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Monomeren und den wachsenden Radikalketten mit den Kationen sowie den Anionen der IL erklärbar. Im Mikrowellenfeld können diese spezifischen Wechselwirkungen gestört und damit die Wachstumskonstanten erniedrigt werden. Die hohe Viskosität der IL sowie die steigende Viskosität im Polymerisationsverlauf führen zu den hohen Molmassen und meist hohen Polydispersitäten. Die Verwendung von verdünnten IL-Lösungen erniedrigt sehr schnell den Lösungsmitteleinfluss der IL auf die Polymerisation, d.h. Polymerisationsgeschwindigkeit und Molmassen sinken schnell ab, infolge der drastischen Reduzierung der Wasserstoffbückenbindungen und den mit sinkender Viskosität ansteigenden Abbruchkonstanten. Aufgrund der hohen Molmassen der in ILs hergestellten Homo-, Co- und Terpolymere kommt es teilweise zur Ausbildung physikalischer Netzwerke, was sich in verändertem thermischen und rheologischen Verhalten bemerkbar macht. Es konnte von uns kein signifikanter Einfluss der ILs auf das Copolymerisationsverhalten der untersuchten Copolymerisationssysteme (auch Donor/Acceptor-Systeme) beobachtet werden. Im Ergebnis unserer Untersuchungen kann man feststellen, dass die beste Möglichkeit zur Nutzung von ILs als Lösungsmittel in der radikalischen Polymerisation die Beschleunigung der Reaktionsgeschwindigkeit bei erhöhter Temperatur ist, damit ist eine hohe Raum-Zeit-Ausbeute möglich und eine Steuerung der Molmassenerhöhung. Auch bei der Herstellung von organisch/anorganischen Polymerkompositmaterialien mit polaren Monomeren führt der Einsatz von ILs als Lösungsmittel zur erheblichen Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit und Beeinflussung der thermischen und reologischen Eigenschaften.
Publications
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