Untersuchung der mechanistischen Rolle interner Katalysatoren bei der Synthese und (Re)Verarbeitung anpassungsfähiger Polyurethannetzwerke

• Antragstellerin: Professorin Dr. Seema Agarwal
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576071977

Ziel dieses Projekts ist ein umfassendes Verständnis strategischer chemischer Modifikationen im Umfeld der austauschbaren Carbamatbindungen in Polyurethan-basierten Vitrimeren, um dynamische Bindungsaustauschreaktionen ohne externe Katalysatoren und Nebenreaktionen zu ermöglichen und gleichzeitig die mechanistischen Aspekte dieser Reaktionen aufzuklären. Im Fokus steht die Integration interner Katalysatoren (sowohl saurer als auch basischer Natur), die kovalent in die vernetzte Polyurethan-(PU)-Struktur eingebunden werden und den dynamischen Bindungsaustausch über einen assoziativen Mechanismus bei hohen Verarbeitungstemperaturen ohne Nebenreaktionen ermöglichen. Die mechanistischen Aspekte dieser Austauschdynamiken werden detailliert untersucht – unter Verwendung unterschiedlicher Polymerhauptketten, variierender Vernetzungsdichten, geeigneter niedermolekularer Modellverbindungen sowie entsprechender Kontrollversuche. Zur Umsetzung dieses Vorhabens werden neue Syntheserouten zur Herstellung neuartiger Diole, vernetzter Polyurethane mit integrierten Katalysatoren sowie von Modellverbindungen entwickelt, gefolgt von einer strukturellen Charakterisierung. Die Untersuchung des Stressabbaus und Vitrimerverhaltens erfolgt primär mittels dynamisch-mechanischer thermischer Analyse und Rheologie. Darüber hinaus werden die thermischen und mechanischen Eigenschaften der Vitrimere charakterisiert. Schließlich werden Stressrelaxation, (Re)prozessierbarkeit, mechanische Eigenschaften und thermisches Verhalten mit der Polymerstruktur, der Vernetzungsdichte sowie der Art und Menge der integrierten Katalysatoren korreliert. Dadurch sollen Gestaltungsprinzipien für vernetzte, prozessierbare Polyurethane mit einem breiten Eigenschaftsprofil abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen