Oberflächenpolarität von Metallen und Adsorption von Polyvinylformamid-amin-Copolymeren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel der Untersuchungen war die Ermittlung von empirischen Polaritätsparametern für Metallpartikel mit Hilfe solvatochromer Sondenmoleküle. Die dabei erhaltenen Korrelationen sollten anschließend mit quantitativen Ergebnissen aus den Messungen der Polymeradsorption von Polyvinylamincopolymeren an den entsprechenden Metall- bzw. Metalloxidpulvern überprüft werden. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurde insgesamt 26 verschiedene, z. T. hochpolarisierbare Barbitursäure- und Thiobarbitursäurederivate synthetisiert, ihre Struktur, sowie solvatochromes und nichtsolvatochromes Verhalten studiert und ihre Anwendbarkeit als Sondenmolekül zur Ermittlung von Metallpolaritäten verschiedener Metalle (Zink, Kupfer, Aluminium, Eisen, Cobalt, Nickel, Stahl: X65Cr13, 316 L) und Metalloxide getestet. In diesem Zusammenhang wurde eine Reihe etablierter solvatochromer Sonden in die Prüfung zur Ermittlung der Metallpolaritäten einbezogen. Die Polyvinylamincopolymeradsorption wurde aus wässrigen Lösungen in Abhängigkeit vom Hydrolysegrad (HG=0 %, 10 %, 30 %, 50 %, >90%), pH-Wert (pH=5, 8, 11) und der Molmasse (Mw<10 000 g/mol, 45 000 g/mol, 340 000 g/mol) an (Aluminium, Cobalt, Nickel,) Zink, Eisen und Kupfer, sowie deren Oxiden untersucht. Wobei die XPS, die DRIFT-Spektroskopie, REM, Festkörper 13C (CP) MAS NMR Spektroskopie und die Anwendung solvatochromer Sondenmoleküle zur Charakterisierung der entstandenen Adsorbate zum Einsatz kamen. Die konzeptionelle Herangehensweise, hoch polarisierbare Barbitursäurefarbstoffe als UV/Vis-Sondenmoleküle zur Messung von Polarisationseffekten des Mediums zu nutzen, hat sich prinzipiell als tragfähig herausgestellt. Allerdings gelang es nicht, an reinen Metalloberflächen verwertbare UV/Vis-Spektren adsorbierter solvatochromer Sonden zu messen, was intrinsische Gründe hat. So wird die Polarität bzw. Oberflächenchemie der Metallpulver z.B. meist durch eine, wenn auch sehr dünne Oxidschicht mitbestimmt, was mit Hilfe von XPS-, FTIR-, UV/Visspektroskopischen Untersuchungen, sowie durch die Adsorption von Polyvinylamincopolymeren an Metall- und Metalloxidoberflächen nachgewiesen werden konnte. Hervorzuheben ist aber, dass die neuen Sonden auf Barbituratbasis geeignet sind, empirische Polaritätsdaten für farbige Metalloxide (Fe2O3, WO3) zu messen. Damit war es möglich, Korrelationen zwischen den Adsorptionsmessungen der Polyvinylamincopolymere (PVFA-co-PVAm) mit verschiedenen Metallen wie Cu, Zn, Fe, sowie deren Oxiden zu erstellen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Progr. Coll. Polym. Sci., 2006, 132, 110
S. Spange, S. Wolf, F. Simon
- Arkivoc, 2007, (III), 60
I. Bolz, C. May, S. Spange
- Eur. J. Org. Chem., 2008, 4475
M. Bauer, A. Rollberg, A. Barth, S. Spange
- Macromol. Symp., 2010, 287(1), 5
I. Bolz, M. Bauer, A. Rollberg, S. Spange
- Langmuir, 2011, 27, 14279
S. Seifert, F. Simon, A. Seifert, G. Baumann, A. Seifert, M. Hietschold, S. Spange
- New J. Chem., 2011
S. Seifert, A. Seifert, K. Hofmann, T. Rüffer, H. Lang, G. Brunklaus, S. Spange
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C2NJ20835K)
