Mechanochemische Synthese von funktionellen Mikrogelen

• Antragsteller: Professor Dr. Andrij Pich
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564001847

Das wissenschaftliche Hauptziel dieses Forschungsprojekts besteht darin, ein grundlegendes Verständnis der mechanochemischen Polymerisationen in Kugelmühlen zu erlangen, um neue Wege für die gezielte Synthese funktioneller Mikrogele zu entwickeln. Der besondere Schwerpunkt dieses Forschungsprojekts liegt auf den mechanochemischen radikalischen Polymerisationsreaktionen von Vinylmonomeren, die kommerziell erhältlich sind und für die Synthese von Mikrogelen mit maßgeschneiderten chemischen Zusammensetzungen verwendet werden können. Darüber hinaus wird die mechanochemische Nachmodifizierung von Mikrogelen mit funktionellen synthetischen und biologischen Molekülen erforscht, um spezifische chemische Funktionalitäten in die Mikrogeloberfläche zu integrieren. Die Schlüsselfragen, die wir in diesem Forschungsprojekt behandeln werden, sind: -Was ist der Mechanismus der radikalischen Polymerisation und Vernetzung in Kugelmühlen? -Was ist der Mechanismus der Keimbildung und des Wachstums von Mikrogelen während der mechanochemischen Synthese? -Ist es möglich, Monomere unterschiedlicher Polarität und Reaktivität zu copolymerisieren, um mit Hilfe der Mechanochemie Mikrogele mit maßgeschneiderten chemischen Strukturen, variabler Vernetzungsmenge, kontrollierter Größe und abstimmbarer Morphologie zu synthetisieren? Es werden mechanistische Studien durchgeführt, um den Mechanismus der Initiierung, der Kettenfortpflanzung und der Abbruchreaktionen während des Kugelmahlens aufzudecken. Die Reaktionskinetik der radikalischen Homo- und Co-Polymerisationen sowie der Mechanismus der Keimbildung und des Wachstums von Mikrogelen in der Kugelmühle werden untersucht. Die Synthese von Mikrogelen mit verschiedenen Vernetzern und Monomeren wird durchgeführt, um die Rolle ihrer chemischen Struktur bei der Initiierung und Keimbildung von Mikrogelen zu bewerten. Schließlich wird die Nachmodifizierung von Mikrogelen mit synthetischen und biologischen Molekülen durch Kugelmahlen untersucht. Die Erforschung der Mikrogelsynthese und -post-modifikation durch Kugelmahlen wird neue Perspektiven für die Entwicklung nachhaltiger Polymerisationsprozesse eröffnen. Solche Prozesse können den Weg zu neuen Mikrogelen mit einzigartigen Strukturen und Morphologien ebnen. Das Kugelmahlen ist ein leicht hochskalierbarer Prozess, und mechanochemische Polymerisationen können in industrielle Prozesse integriert werden. Schließlich kann die mechanochemische Synthese eine einzigartige Chance bieten, biobasierte Bausteine für die Synthese von recycelbaren oder vollständig abbaubaren Mikrogelen zu verwenden, die derzeit nicht leicht zugänglich sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: In-situ Raman Spektrometer
• Gerätegruppe: 1840 Raman-Spektrometer