03 Fakultät Chemie
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Item Open Access Synthese und Eigenschaften von amphiphilen Copolymeren mit periodischen Strukturen und deren Wechselwirkungen an Grenzflächen(2000) Schoger, Hans-Alfred; Eisenbach, Claus Dieter (Prof. Dr. )Ein Ziel dieser Arbeit war die Synthese von neuen amphiphilen Copolymeren ausgehend von leicht zugänglichen Standardmonomeren. Im Vordergrund stand dabei die Kontrolle der amphiphilen Eigenschaften der Copolymere im Hinblick auf deren Selbstorganisation zu monomolekularen Schichten an Grenzflächen und die Aufklärung von Zusammenhängen zwischen Architektur sowie Zusammensetzung makromolekularer Systeme und deren Selbstorganisation unter dem Blickwinkel der Eignung als Modellmembrane und komplexe Multischichtsysteme mit speziellen funktionellen Eigenschaften. Die neuartigen Aspekte dieser Arbeit liegen in der Architektur der amphiphilen Copolymere. Bei den in der Literatur bekannten polymeren Amphiphilen handelt es sich größtenteils um Block- oder Pfropfcopolymere. Im Rahmen dieser Arbeit wurden durch ein im Arbeitskreis neu entwickeltes radikalisches Copolymerisationsverfahren amphiphile Copolymere mit periodischen Strukturen synthetisiert. Gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung sogenannter hydrophob modifizierten Polymere durch polymeranaloge Reaktionen besteht der große Vorteil darin, daß maßgeschneiderte Makromoleküle mit genau definiertem Verhältnis zwischen hydrophilen und hydrophoben Sequenzen direkt durch Copolymerisation von leicht zugänglichen Standardmonomeren erhalten werden. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der synthetisierten amphiphilen Polymere hinsichtlich ihrer rheologischen Eigenschaften. Wasserlösliche, hydrophob modifizierte Polymere bilden aufgrund der intermolekularen Wechselwirkungen der hydrophoben Gruppen oberhalb der Überlappungskonzentration Aggregate, welche eine Viskositätserhöhung zur Folge haben. Es konnte gezeigt werden, daß die amphiphilen Copolymere mit geringen Anteilen an hydrophoben Sequenzen aufgrund der überwiegenden intermolekularen hydrophoben Wechselwirkungen die Viskosität von wäßrigen Lösungen drastisch erhöhen und daher ihr technischer Einsatz als Viskositätsveränderer denkbar ist.Item Open Access Möglichkeiten der Verwendung von flüssigem Ammoniak bei der Herstellung und Aktivierung von Chemiezellstoffen(2004) Müller, Susanne; Bredereck, Karl (Prof. Dr.)Flüssiges Ammoniak ist ein hervorragendes Quellmittel für Cellulose, das nicht nur die inter- sondern auch die intrakristallinen Bereiche erreicht. Vorliegende Arbeit hat sich mit der Einsatzmöglichkeit einer Flüssigammoniak-Behandlung zur Herstellung und Aktivierung von Chemiezellstoffen befasst. Cellulose wird durch Aufschlussprozesse aus Holz und Einjahrespflanzen gewonnen. Das Monoethanolamin-Verfahren ist ein neues umweltfreundliches Aufschlussverfahren mit einem faserschonenden Delignifizierungsagens. Für Chemiezellstoffe gelten bestimmte Reinheitsanforderungen, wobei es sich in erster Linie um einen hohen Cellulosegehalt und niedrige Anteile an Hemicellulosen handelt. In dieser Arbeit wurden diese neuartigen und hemicellulosereichen Monoethanolamin-Zellstoffe hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeit als Chemiezellstoff und auf ihre Reaktivität hin untersucht. Hierbei wurde die Extraktionswirkung verdünnter Natronlauge in Kombination mit einer Flüssigammoniak-Behandlung mit der von konzentrierter Natronlauge verglichen. Durch beide Extraktionsverfahren wurden Zellstoffe mit niedrigem Restgehalt an Hemicellulosen erhalten, die den Forderungen für einen Chemiezellstoff entsprechen. Die Reaktivität der Zellstoffe wurde durch Acetylierung beurteilt. Der ungereinigte Ausgangszellstoff lässt sich im initialfeuchten als auch im getrockneten Zustand faserfrei zum Cellulosetriacetat acetylieren, allerdings waren die erhaltenen Lösungen trüb und wiesen Gelteilchen auf. Für Trübung, Gelteilchen und die langen Reaktionszeiten sind Hemicellulosen verantwortlich. In der Reaktivität bei der Acetylierung des initialfeuchten und getrockneten Zellstoffs war kein nennenswerter Unterschied zu beobachten, was durch die Spacerwirkung der Hemicellulosen, die dem Verhornungsprozess entgegenwirken, zu erklären ist. Die extrahierten Zellstoffe zeigten aus dem initialfeuchten Zustand eine rasche und homogene Reaktion zum faser- und gelteilchenfreien Cellulosetriacetat. Die Trocknung führte allerdings zu einem enormen Reaktivitätsverlust wodurch die extrahierten Zellstoffe nicht mehr zu acetylieren waren. Dies unterstreicht die Spacerwirkung der Hemicellulosen. Eine andere Aufgabenstellung dieser Arbeit betraf die Direktacetylierung von Zellstoffen zum acetonlöslichen Cellulose-2.5-acetat. Zum Einsatz kam ein durch flüssiges Ammoniak aktivierter und anschließend partiell acetylierter (DS<1) Zellstoff. Der Vorteil des Einsatzes von niedrig substituiertem Zellstoff liegt darin, dass er lagerfähig und trocken einsetzbar ist. Die Acetylierung fand unter Titansalz-Katalyse statt. Es konnte eine faserfreie Lösung von Cellulose-2.5-acetat erhalten werden. Ein weiterer Punkt der Untersuchungen betraf die Anwendbarkeit der Flüssig-Ammoniak-Behandlung bei der Xanthogenierung von Zellstoffen. Ökologisch und ökonomisch ist es wünschenswert, die üblicherweise benötigte Natriumhydroxid-Menge zu reduzieren. Die Kombination einer Flüssigammoniak-Behandlung mit der Alkalisierung in verdünnter Natronlauge ermöglicht das Eindringen in die kristallinen Bereiche und die Reduktion der Natriumhydroxid-Menge. Die anschließende Xanthogenierung ergab eine faserfreie und homogene Rohviskoselösung. Der NaOH-Gehalt der Alkalicellulose vor der Xanthogenierung konnte so auf ca. ein Drittel des technisch üblichen Wertes gesenkt werden. Röntgendiffraktionsanalysen zeigten, dass die Alkalisierung mit verdünnter Natronlauge im ammoniakfeuchten Zustand zu einem vollständigen Abbau des nativen Cellulose I-Gitters führt und eine weitgehend amorphe Cellulose resultiert.Item Open Access Untersuchungen zur inneren Struktur von Hydrogelen aus N-Isopropylacrylamid mittels statischer Lichtstreuung(2005) Brunner, Birgit M.; Oppermann, Wilhelm (Prof. Dr.)Hydrogele mit einer unteren kritischen Lösungstemperatur sind in den vergangenen Jahren als intelligente Werkstoffe verstärkt ins Zentrum des Interesses gerückt. Für die Eigenschaften eines Gels ist dessen innerer Aufbau entscheidend, aber aus theoretischer Sicht bisher wenig verstanden. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung solcher temperatursensitiver neutraler Hydrogele mittels statischer Lichtstreuung mit dem Ziel, die Eignung unterschiedlicher Ansätze zur quantitativen Beschreibung der inhomogenen inneren Struktur von Polymernetzwerken kritisch zu prüfen. Die sogenannten klassischen empirischen Ansätze nach P. Debye und A.M. Bueche, A. Guinier oder L.S. Ornstein und F. Zernike basieren alle auf der prinzipiellen Annahme, daß sich die Streuintensität eines Gels R(Gel) additiv aus zwei voneinander unabhängigen Beiträgen zusammensetzt: R(Gel) = R(Lsg.) + R(E). Der rein dynamische Anteil soll dabei durch die Streuintensität einer mäßig konzentrierten Lösung eines zum betrachteten Gel analogen unvernetzten Polymers R(Lsg.) ersetzt werden können. Die Exzeß-Streuung R(E) wird dem ausschließlich statischen Anteil zugeschrieben und kann experimentell durch Differenzbildung der gemessenen Streuintensitäten von Gel und Lösung ermittelt werden. S. Panyukov und Y. Rabin stellten 1996 einen mathematisch aufwendigeren phänomenologischen Ansatz vor, der auf den Ergebnissen einer exakten statistisch-mechanischen Analyse basiert. Die Grundgleichung zur Berechnung des die innere Netzwerkstruktur eines statistisch vernetzten neutralen Gels beschreibenden Strukturfaktors S ist formal genauso aufgebaut wie die klassischen Ansätze: S = G + C (G: thermisch-dynamischer Korrelator, C: statischer Korrelator). Diese Größen können in Streuintensitäten R umgerechnet und so mit experimentell bestimmten Daten verglichen werden. Im Rahmen der PR-Theorie können zudem verschiedene Lösungsmittelbedingungen berücksichtigt werden. Diese ändern sich für die betrachteten Systeme mit der Temperatur. Die untersuchten Hydrogele wurden durch redox-initiierte radikalisch vernetzende Copolymerisation des Monomers N-Isopropylacrylamid mit N,N´-Methylenbisacrylamid als Vernetzer hergestellt. Die Synthese der wäßrigen Lösungen des unvernetzten Polymers erfolgte analog, nur ohne Vernetzer, die Charakterisierung mittels 1H und 13C-NMR-Spektroskopie. Insgesamt wurden drei verschiedene Gel-Lösungs-Systeme im Herstellungszustand betrachtet. Die mechanischen Eigenschaften der Gele wurden durch statische Schubmodulmessungen bestimmt. Die Exzeß-Streuung weist im Widerspruch zu den Vorhersagen der klassischen Ansätze für alle drei Gel-Lösungs-Systeme eine deutliche Temperaturabhängigkeit auf (in Abhängigkeit von den Herstellungsbedingungen). Zudem werden bei der graphischen Auftragung nach den klassischen Auswerteverfahren teilweise nicht die erwarteten Geraden erhalten. Die ermittelten zwei charakteristischen Strukturparameter, die Korrelationslänge und das mittlere Schwankungsquadrat des Brechungsindex, zeigen jedoch bei allen drei Systemen gleiche Tendenzen mit ansteigender Meßtemperatur, wie auch die mittels einer anlogen Auswertung bestimmten Parameter der Polymerlösungen. Die nach der PR-Theorie durchgeführten Berechnungen ergeben bei allen betrachteten Lösungsmittelbedingungen für die Streuintensität fast immer erheblich zu kleine Werte. Die genauen Gründe für diese Abweichungen sind schwer zu fassen. Viel wichtiger ist allerdings die Beobachtung, daß das Streuverhalten bei Erhöhung der Temperatur von den Korrelatoren nicht adäquat wiedergegeben wird. Die Erweiterung anderer Autoren, die neben den beiden extremen Lösungsmittelbedingungen (gut und theta) durch Einführung des Flory-Hugginsschen Wechselwirkungsparameters zusätzlich noch mittlere Lösungsmittelqualitäten berücksichtigen, scheint sehr sinnvoll zu sein. Damit wird die Temperaturabhängigkeit der Streuintensität etwas besser beschrieben. Die durchgeführten Untersuchungen zum Streuverhalten temperatursensitiver Hydrogele deuten darauf hin, daß bei der Exzeß-Streuung wohl noch dynamische Anteile enthalten sind oder eine Kopplung zwischen statischem und dynamischem Teil vorliegt. Gerade im Hinblick auf die Temperaturabhängigkeit der Streuintensität werden sowohl die klassischen empirischen Ansätze als auch die Theorie von S. Panyukov und Y. Rabin den komplexen gegenseitigen Abhängigkeiten innerhalb der Struktur solcher Gele nicht gerecht. Bei der Herleitung der angegebenen Gleichungen werden zu viele zu stark vereinfachende Annahmen gemacht und der Einfluß der Herstellungsbedingungen auf den Aufbau der inneren Struktur (z.B. Netzwerkfehler) wird deutlich unterschätzt. Auch das Verhalten der analogen Polymerlösungen im mäßig konzentrierten Bereich könnte komplizierter sein als gedacht. Der prinzipielle Ansatz in Form einer einfachen Addition zweier voneinander unabhängiger Beiträge muß aufgrund der Ergebnisse dieser Arbeit auf jeden Fall in Frage gestellt werden.Item Open Access Grundlegende Aspekte der Reibechtheit von reaktivgefärbten Cellulosematerialien(2000) Strauß, Frank; Bredereck, Karl (Prof. Dr.)In der vorliegenden Arbeit wurden die unterschiedlichen Einflußfaktoren auf die (Naß)-Reibechtheit verschiedener reaktivgefärbter Cellulosematerialien untersucht. Als Materialien kamen normale und mercerisierte Baumwollgewebe sowie Gewebe aus Modal- und Lyocellfasern zum Einsatz. Diese wurden unter anderem auch verschiedenen Hochveredlungsschritten unterzogen. Eine wichtige Farbstoffklasse zum Färben von Baumwollmaterialien sind die Reaktivfarbstoffe. In der Arbeit wurden daher speziell die für Reibechtheiten kritischen Farbtöne Schwarz und Rot dieser Farbstoffklasse untersucht. Es wurde ermittelt, inwieweit die Reibechtheit von der Farbstoffkonstitution, Art und Anzahl der Reaktivanker abhängt. Es zeigte sich, daß bezüglich der Reibechtheit keine Abhängigkeiten von Farbstoffkonstitution und Art der Färbung zu finden waren. Statt dessen wurde deutlich, wie wichtig die Stabilität der gefärbten Fasersubstrate für die Reibechtheit ist, da beim Reiben im wesentlichen gefärbte Faserbruchstücke auf das Reibgewebe übergehen. Über Wasch- und Extraktionsversuche konnte gezeigt werden, wie bedeutend das vollständige Auswaschen von nicht fixiertem Farbstoff nach dem Färben ist. Es zeigte sich, daß mercerisiertes Baumwollgewebe gegenüber normalem Baumwollgewebe bei gleichen Gewebefarbtiefen deutlich bessere Reibechtheiten aufweist. Auch durch eine Flüssigammoniak-Behandlung eines gefärbten Baumwollgewebes konnte eine deutliche Reibechtheitsverbesserung bezogen auf gleiche Gewebefarbtiefen erzielt werden. In einer weiteren Untersuchung konnte gezeigt werden, daß die Reibechtheit bei normalem Baumwollgewebe in starker Weise vom durchschnittlichen Polymerisationsgrad abhängt. Ein weiterer Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den Reibungskräften, die bei einer Reibprüfung auftreten. Zur direkten Messung der Reibungskräfte wurde ein Crockmeter modifiziert und die dadurch erhaltenen Reibungskräfte mit den Reibechtheiten verglichen.Item Open Access Synthese und Eigenschaften von amphipolaren Copolymeren und Untersuchungen zur Polymer/Pigment-Wechselwirkung mit Titandioxid(2002) Arndt, Heike; Eisenbach, Claus D. (Prof. Dr.)Bei allen Anwendungen von Pigmentdispersionen kommt es auf einen möglichst hohen Dispersionsgrad der Pigmente an, um deren Eigenschaften optimal nutzen zu können. Daher werden Pigmentdispersionen mithilfe spezieller Additive stabilisiert. Gegenwärtig verfügen Pigmenthersteller und –verarbeiter über eine große Auswahl an Dispergier- und Stabilisieradditiven. Allerdings liegen nur sehr ungenügende Kenntnisse über die Zusammenhänge zwischen der Struktur des Additives und der Wirkung bei der Stabilisierung vor. Ziel der Arbeit war es, Grundlagen für eine gezielte Auswahl eines effizienten Stabilisators zu erarbeiten. Dabei wurde angestrebt, neue Erkenntnisse darüber zu erhalten, welche Strukturen von amphipolaren Copolymeren welche Effekte bei der Polymer/Pigment-Wechselwirkung verursachen und welche Strukturen für welche stabilisierenden Effekte verantwortlich sind. D.h. es sollten mögliche charakteristische Unterschiede zwischen amphipolaren Copolymeren mit unterschiedlichen Molekülarchitekturen aufgezeigt und daraus resultierende Struktur/Wirkungsbeziehungen aufgestellt werden. Deshalb sollte an amphipolaren Block-, Pfropf- und statistischen Copolymeren untersucht werden, welche Polymer/Pigment-Wechselwirkungen und Stabilisiereffekte auftreten, um grundsätzliche Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Polymertypen abschätzen zu können. Nach Synthese und Charakterisierung der amphipolaren Copolymeren, welche Poly(methylmethacrylat) als unpolares Strukturelement und Poly(methacrylsäure) als polar-ionisches Strukturelement enthielten, wurde deren Wechselwirkung mit anorganischen Pigmenten (TiO2) untersucht. Mittels IR-Spektroskopie in diffuser Reflektion (DRIFT) wurde die Adsorption der Copolymeren auf die Pigmentoberfläche nachgewiesen und bestimmt, mit welchem der beiden Strukturelemente sich die Copolymeren auf die Pigmentoberfläche adsorbieren. Mittels der Elektrokinetischen Schallamplituden (ESA)-Methode wurden an wässrigen Titandioxiddispersionen Aussagen zur Kinetik des Adsorptionsvorgangs getroffen und Adsorptionsisothermen erhalten. Über eine Variation des pH-Wertes bei den ESA-Messungen wurde der Einfluss des Ladungsverhältnisses der Polymere und Pigmente zueinander bei der Adsorption untersucht. Mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) wurden Aussagen zur Adsorptionsschichtdicke getroffen. Durch Sedimentationsanalysen an wässrigen Dispersionen der Pigmente wurden Aussagen zur Dispersionsstabilität erhalten.Item Open Access Beeinflussung der Zwischenhaftung bei PP/PA-Schichtverbunden durch grenzflächenaktive Additive(2006) Özen, Ilhan; Eisenbach, Claus Dieter (Prof. Dr. rer. nat. habil.)In Rahmen dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, ob bzw. wie Polypropylen (PP) / Polyamid (PA)-Mehrschichtfolien mit verbesserten mechanischen, optischen und permeationstechnischen Eigenschaften ohne Verwendung von speziellen Haftvermittlerschichten hergestellt werden können. Zu diesem Zweck wurden Blockcopolymere bestehend aus Polyethylen und Polyethylenoxid als Haftvermittler verwendet. Bei diesem Konzept versucht man, durch den Einsatz des Polyethylen/Polyethylenoxid-Blockcopolymeren die Grenzflächenspannung an der PP/PA-Grenzfläche herabzusetzen und dadurch nach der Zusammenführung der einzelnen Schichten für eine Verbundhaftung zu sorgen. Da Bulk- und Oberflächeneigenschaften im engen Zusammenhang stehen, wurden die PP/HV-Blends hinsichtlich dieser Eigenschaften charakterisiert. Für Bulkeigenschaften wurde das Mischungsverhalten der Blends mittels Wärmeflusskalorimetrie (DSC) untersucht. Für die Charakterisierung der Oberflächeneigenschaften kamen oberflächensensitive Methoden wie IR-Spektroskopie mit ATR-Technik und Benetzungsanalyse zum Einsatz. Aus den DSC-, FTIR-ATR- und Kontaktwinkelergebnissen der PP/HV-Blends, welche durch Filmgießen aus der Lösung auf Teflon- bzw. Glas-Oberflächen hergestellt wurden, kann man folgende Aussagen treffen: Hier reichern sich die Haftvermittler-Moleküle bevorzugt auf der hochenergetischen Substrat-Oberfläche an. Diese Ergebnisse deuten auf eine substratgetriebene bzw. kontaktflächeninduzierte Anreicherung des Haftvermittlers nach der Zusammenführung der PP- und PA-Schichten hin, welche die Zwischenphase für die Haftung begünstigen kann. Aus den Ergebnissen der Schmelzecompoundierung ist abzuleiten, dass die Strömungsvorgänge einen großen Beitrag zur HV-Anreicherung leisten. Im Zuge der Schmelzecompoundierung werden die HV-Partikel in der PP-Matrix gleichmäßig verteilt. Hier handelt es sich lediglich um eine Bulkeigenschaft. Demzufolge werden die Oberflächen polarer. Die Bedeutung der Strömungsvorgänge zeigt sich besonders bei den kapillarrheometrischen Modellstudien. Erst durch die Scherung in Flachschlitzkapillaren findet die HV-Anreicherung statt. Es ist ein klarer Nachweis dafür, dass die Scherdeformationsvorgänge bei der Phasenseparation eine enorm große Rolle spielen. Aufgrund dieser Schervorgänge, die auch beim Formgebungsschritt der dreischichtigen Coextrusionsfolie im Extrusionswerkzeug auftreten, ist zu erwarten, dass sie wesentlich zur Phasenseparation und dadurch zur Haftungsverbesserung zwischen PP- und PA-Schicht beitragen. Die DSC-Untersuchungen haben gezeigt, dass die PP/HV-Blends je nach Herstellungsbedingung (Filmgießen auf Teflon- bzw. Glas-Oberfläche und Schmelzecompoundierung) ein anderes Mischungsverhalten aufweisen. Laut DSC-Ergebnisse kann man grundsätzlich sagen, dass mit steigendem Gehalt an Haftvermittler Phasenseparation beobachtet wird. Sowohl 1. als auch 2. Aufheizkurven der schmelzecompoundierten PP(RD208CF bzw. RB501BF) / HV (920 bzw. 2250 g/mol)-Blends zeigen ausgeprägtere HV-Schmelzpeaks im Vergleich zu denen der filmgegossenen PP/HV-Blends. Diese Beobachtung ist ein klarer Nachweis dafür, dass das Aufheizen auf 160C und dort Tempern für 1 Minute nicht ausreicht, um Morphologie-Unterschiede zwischen der aus Lösung gegossenen und durch Schmelzecompoundierung erhaltenen Proben zu eliminieren. Laut FTIR-ATR- und Kontaktwinkelergebnissen zeigt das PE/PEO-Blockcopolymer mit hoher Molmasse eine höhere Selektivität zum Glas-Substrat. Dies ist auf die Blocklänge des polaren Anteils zurückzuführen. HV2250 besteht aus 40 EO-Wiederholungseinheiten, während im HV920 nur 10 EO-Wiederholungseinheiten vorliegen. Aufgrund der größeren PEO-Anteils des Haftvermittlers mit der Molmasse 2250 g/mol reichern sich mehr HV-Moleküle an der polaren Glas-Oberfläche an. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Eigenschaften der Blends sich je nach Herstellungsbedingung ändern. Unter Einwirkung von Scherdeformationsvorgängen im Zuge der Schmelzecompoundierung und des anschließenden Formgebungsschrittes entstehen phasenseparierte Systeme. Aufgrund der Grenzflächeneffekte und der Diffusionsvorgängen beim Filmgießen auf Glas-Oberflächen weisen PP/HV-Blends eine Phasenseparation auf, während man im Falle des Filmgießens auf Teflon-Oberfläche einen homogenen Blend findet. Durch rotationsrheometrische Untersuchungen ist es gelungen, das Phasendiagramm für PP/HV-Blends zu erstellen. Hierbei handelt es sich um ein UCST-Verhalten aufweisendes System. Dieses Diagramm zeigt aber nur die Situation unter stationären Bedingungen. Aufgrund der Scherkräfte im Extruder ist davon auszugehen, dass sich die Kurve zu höheren Temperaturen hin verschiebt, was eine höhere UCST bedeutet. Dies bedeutet aber auch, dass das PP/HV-System auch bei Arbeitstemperaturen der Coextrusionsanlage bis zu 250C entmischt vorliegt.Item Open Access Modelluntersuchungen zu Protonenschwamm-Membranen für Brennstoffzellen(2001) Zou, Yang; Eisenbach, C. D. (Prof. Dr.)Im Bereich der Niedertemperatur-Brennstoffzellen kommt den protonenleitenden Membranmaterialien eine entscheidende Rolle zu. In kommerziellen Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (PEMC) werden gewöhnlich perfluorierte Sulfonationionomere wie z. B. Nafion als Membranmaterial eingesetzt. Ein Hauptnachteil dieser Materialien ist allerdings die begrenzte Temperaturstabilität der Membran. Oberhalb von 80°C verarmt die Membran an Wasser einhergehend mit dem Verlust an Protonenleitfähigkeit. Die Verwendung von z. B. Methanol anstelle von Wasserstoff als Brennstoff (DMFC) erfordert jedoch Temperaturen über 150°C. Die in der Literatur bekannten Ansätze Wasser als Protonencarrier zu ersetzen, basieren auf der Verwendung höhersiedender Heteroaromaten wie z.B. Imidazol, Pyrazol und Benzimidazol. Eine Verflüchtigung dieser Stoffe bei höherer Temperatur führt aber auch hier zur Verarmung an Ladungsträgereinheiten in der Membran. Ein Ansatz diese Limitierung zu umgehen, ist die Verwendung von festen Carriermembranen, bei denen die Carrierfunktion von funktionellen, am Polymer fixierten Strukturelementen übernommen wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Funktionspolymere mit 1,8-Bis(dimethylamino)naphthalin- Struktureinheiten, die in der Literatur als "Protonenschwammverbindung" bekannt sind, sowohl in die Hauptkette als auch in die Seitenkette synthetisiert. Diese Funktionspolymere wurden mittels verschiedener Analytikmethoden charakterisiert. Die Mischungen des als Poylmerstrukturbaustein fungierenden 1,8-Bis(dimethylamino)-naphthalins mit p-Toluolsulfonsäure wie auch die Ionomerblends aus Funktionspolymer bzw. sulfonierten Polystyrol und niedermolekularen Komponenten wurden hergestellt und hinsichtlich ihrer Protonentransfer, Morphologie und Leitfähigkeit mittels FTIR-Spektroskopie, differentieller Wärmeflußkalorimetrie und Impedanzspektroskopie untersucht.Item Open Access Photochrome Textilien – Herstellung und Eigenschaften(2008) Frick, Manuela; Effenberger, Franz (Prof. Dr. Dr. h.c.)Ziel der Arbeit war es, Textilmaterialien photochrom zu funktionalisieren. Hierzu wurden Polyamid-, Polyester- und Polypropylenfasern mit verschiedenen photochromen Verbindungen (Chromene und Spirooxazine) aus wässriger Dispersion gefärbt. Es wurden die Färbebedingungen hinsichtlich pH-Wert, Photochromkonzentration, Färbetemperatur und -dauer optimiert. Bestimmt wurde weiter die Effizienz der Photofärbung sowie die Kinetik der Farb- und Bleichreaktion in Abhängigkeit von der Konstitution der photochromen Verbindungen, der Faserpolymerstruktur und von Faseradditiven. Außerdem interessierten wichtige Gebrauchseigenschaften der photochromen Textilien, wie Wasch- und Lichtechtheit.Item Open Access Synthese, Charakterisierung und Eigenschaften von fluorhaltigen amphipolaren Polymeren als Additive für Polyurethanhartschäume(2002) Steng, Michaela; Eisenbach, Claus Dieter (Prof. Dr.)Fluorhaltige amphipolare Polymere wurden als neuartige Stabilisatorsysteme für die Herstellung von Polyurethanhartschäumen eingesetzt. Da aufgrund der Komplexität des kolloidalen Systems der Schaumherstellung bisher nur ungenügende Kenntnisse über die Wirkungsweise der heute nahezu ausschließich eingesetzten Siloxan-Stabilisatoren im Schaumprozess vorliegen, wurde anhand von fluorhaltigen amphipolaren Polymeren der Einfluss der Struktur sowohl auf die schaum-stabilisierenden als auch auf die oberflächen-physikalischen Eigenschaften untersucht. Deshalb wurden fluorhaltige amphipolare Polymere mit Block- und Pfropfstruktur synthetisiert. Blocksysteme wurden aus einseitig mit Perfluoralkylresten funktionalisierten Poly(oxyalkylen)en aufgebaut, bei welchen die Perfluoralkylgruppe aus Hexyl- und Oktylresten bestand. Pfropfsysteme wurden durch radikalische Copolymerisation von Perfluoroktylmethacrylat und Poly(ethylenoxid)methacrylat als Makromonomer unter Verwendung eines Reglers synthetisiert. Die oberflächenaktiven Eigenschaften der fluorhaltigen Stabilisatorsysteme wurden durch Messung der statischen und dynamischen Oberflächenspannung, der kritischen Mizellbildungskonstanten (cmc) sowohl in Wasser als auch in einem dem Schaumprozess nahen Lösungsmittel (Polyolmischung) sowie durch Aufnahmen von Druck-Flächen-Diagrammen der Monolayer der Stabilisatormoleküle an der Grenzfläche Wasser/Luft untersucht. Die Wirksamkeit der Stabilisatoren im Schaumprozess wurde in Schäumexperimenten untersucht. Als Referenz wurde bei allen Untersuchungen ein kommerziell eingesetzter Poly(dimethylsiloxan)-Poly(alkylenoxid)-Stabilisator verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass die Oberflächenaktivität in wässriger Lösung nicht als Kriterium zur Bewertung der Stabilisatorwirksamkeit im Schaumprozess herangezogen werden kann, dass allerdings die Absenkung der Oberflächenspannung der Polyolmischung eine notwendige Voraussetzung für eine gewisse Stabilisierung des Schaumes darstellt.Item Open Access Applications of nanotechnology in the polymer and textile fields(2009) Mohamed, Wael Sabry; Effenberger, Franz (Prof. Dr. Dr. h.c.)Intercalated modification of MMT clay by amino acid followed by surface modification by silane coupling agent to produce DM-MMT clay which is used in the preparation of polyacrylate / MMT nanocomposites by using an In-situ emulsion polymerization of GMA and MMA monomers. Polyolefin / MMT nanocomposites were also synthesised by solution polymerization technique. The effect of MMT nanoparticle addition in the grafting of vinyl monomers onto cotton fabric was elucidated. The effect of nanoclay on the properties of polypropylene nanocomposite fibres prepared by melt spinning technique was also studied.