English China

Nanotechnologie

Zwillingspolymerisation für nanostrukturierte Hybridmaterialien

Seite: 3/4

Firmen zum Thema

Ein weiteres Problem kann sich durch Phasenseparationen ergeben, wenn die verwendeten Monomere bei der simultanen Polymerisation nicht ineinander mischbar sind oder die gebildeten Polymere unterschiedliche Löslichkeiten aufweisen. Bei der Zwillingspolymerisation wird analog zur Polymerisation heterobifunktioneller Polymere ebenfalls nur ein Monomer benötigt, welches durch äußere Aktivierung (δT, δp) oder mithilfe nur eines einzigen Katalysators zur Polymerisation gebracht wird (s. Abb. 1). Da beide Polymerisationsprozesse mechanistisch gekoppelt ablaufen, kann das Problem der Phasenseparation geschickt umgangen werden [11-15].

Zwillingspolymerisation: zwei Polymere aus einem Monomer

Die Zwillingspolymerisation ist somit die gleichzeitige Bildung von zwei Polymeren ausgehend von einem Monomer in einem Arbeitsschritt. Bei der Zwillingspolymerisation werden speziell gefertigte Monomere benötigt, welche aus zwei (oder auch mehreren) polymerisierbaren Monomerfragmenten bestehen und als Zwillingsmonomere bezeichnet werden. Sie können in reiner Form synthetisiert werden [10, 12-15] aber auch in situ durch Vermischen von Komponenten erzeugt werden [11]. Vorteilhafterweise werden in einem Zwillingsmonomer ein anorganisches und organisches Monomerfragment kombiniert. Ein instruktives Beispiel ist die Polymerisation von 2,2‘-Spirobi[4H-1,3,2-benzodioxasilin] zu einem Phenolharz/SiO2-Nanokomposit (s. Abb. 4) [10]. Die Polymerisation kann dabei in der Schmelze des Monomers durchgeführt werden, somit entfällt die Isolierung und Reinigung der Produkte, was von großem Vorteil sein kann.

Bildergalerie

Auf der Basis des Konzeptes der Zwillingspolymerisation lassen sich verschiedene Zwillingsmonomere entwickeln, das heißt, viele Metalle und Nichtmetalle des Periodensystems können mit polymerisationsfähigen organischen Molekülfragmenten intelligent kombiniert werden. Die Herausforderung bezieht sich darauf, dass die zu konstruierenden kovalenten Verknüpfungen im Zwillingsmonomeren beim Polymerisationsprozess so brechen müssen, dass gekoppelt zwei Polymerstränge entstehen, die direkt nach der Entstehung räumlich möglichst dicht nebeneinander platziert sind [7-9]. Durch schnelles Verglasen, Verschlaufen oder Vernetzungsreaktionen der einzelnen Polymerstränge kann eine Entmischung nach der Reaktion des Zwillingsmonomers verhindert und damit die Nanostrukturierung im Produkt konserviert werden. Im Rahmen des Konzeptes ist es bereits gelungen, Silizium-, Titan-, Bor- und Zinnverbindungen in Zwillingsmonomere einzubauen. Abbildung 2 zeigt eine Auswahl verschiedener Zwillingspolymerisationen. Die entstehenden Metalloxid/Polymer-Hybridmaterialien sind nanostrukturiert [11, 13, 14].

(ID:35517130)