Neue Veröffentlichung
Neue Vernetzer für Diallylammoniumgele
N,N‚-Methylenbisacrylamid (BIS) ist ein sehr beliebter Vernetzer für die radikalische Polymerisation in Wasser. Es ist hochreaktiv, neigt aber zur alkalischen Hydrolyse und leidet unter einer geringen Löslichkeit. Diese Studie zeigt, dass BIS mit langsam polymerisierenden Systemen wie N,N-Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC), nur inhomogene Netzwerke bildet. Dies hat zur Folge, dass Gele mit sehr geringen Vernetzungsdichten, d. h. hohen Quellfähigkeiten, während des Quelltests zerfallen. Kohärente, d. h. hochvernetzte Gele sind aufgrund der Löslichkeitsgrenze nicht zugänglich. Eine vielversprechende Alternative sind multivalente Tetraallyl-Verbindungen, wie z. B. von denen Tetraallylammoniumbromid, N,N,N‚,N‚-Tetraallylpiperaziniumdibromid und N,N,N‚,N‚-Tetraallyltrimethylendipiperidindibromid. Bei diesen verläuft die Copolymerisation mit DADMAC im Gegensatz zu BIS statistisch. Die Gelierung mit den neuen Tetraallyl-Vernetzern verläuft jedoch viel langsamer als bei BIS und folgt der Reihenfolge TAPB < TAMPB < TAAB, aber die Unterschiede werden mit zunehmendem mit zunehmendem Gehalt deutlich geringer. Bei niedrigen Gehalten ermöglichen alle drei die Herstellung von Gelen mit hohen Quellfähigkeiten von bis zu 360 g/g.
T. B. Mrohs, O.Weichold
Multivalent Allylammonium-Based Cross-Linkers for the Synthesis of Homogeneous, Highly Swelling Diallyldimethylammonium Chloride Hydrogels
Gels 2022, 8, 100. https://doi.org/10.3390/gels8020100
Neuer Doktorand
Seit Januar begrüßen wir Nils Münstermann im Bereich biobasierte Baustoffe. Er erforscht im Rahmen seiner Dissertation nachhaltige und biologisch abbaubare Bindemittel, Klebstoffe und Lasuren auf Chitosanbasis für die Anwendung auf Holz. Wir wünschen ihm viel Erfolg bei seiner Forschung und heißen ihn in der Arbeitsgruppe willkommen.
Außenwirkung
Die Veröffentlichung „Alkaline hydrogels as ion-conducting coupling material for electrochemical chloride extraction“ von A. Jung, A. Faulhaber und O. Weichold im Journal Materials and Corrosion ist einer der am häufigsten heruntergeladenen Artikel im Jahr 2021. Mehr
Abgeschlossene Masterarbeit
Herzlichen Glückwunsch an Nils Münstermann zum erfolgreichen Abschluss seiner Masterarbeit mit dem Titel „Synthese und Eigenschaften von Superabsorbern auf Basis von Chitosanhydrogelen“ im Studiengang Chemie. Die Arbeit entstammt dem laufenden Projekt Biosuperabsorber.
Neue Veröffentlichung:
Federn ersetzen Ruß in Gummi
Die meisten heute verwendeten Elastomere („Gummi“) basieren auf Schwefel als Vernetzungsmittel und Ruß aus fossilen Rohstoffen, um die mechanischen Eigenschaften zu verändern. Hier zeigen wir, dassnatürliches Keratin, z. B. aus Geflügelfedern, ein sehr vielversprechender Ersatz für beide sein kann. Federn sind nicht nur zäh, sondern enthalten auch eine relevante Menge an Schwefel in Form von Disulfidbrücken. Diese können unter Vulkanisationsbedingungen aktiviert werden und dann kovalent an EPDM-Kautschuk binden, um ein vernetztes Netzwerk zu bilden. Das Vorhandensein von Federabfällen erhöht die Zug- und Druckfestigkeit sowie die Härte und verringert die Rückprallelastizität. Aufgrund ihres hohen Stickstoffgehalts von ca. 17 % verbessern die Federn auch die thermische Stabilität des Verbundstoffs, wobei der Hauptabbauschritt von 400 °C auf 470 °C verschoben und die Zersetzung deutlich verlangsamt wird. Da es sich bei Elastomeren um einen großen Markt und insbesondere bei Federn um einen voluminösen Abfall handelt, bietet die Kombination von beidem enorme ökologische und wirtschaftliche Perspektiven.
M. Brenner, O. Weichold
Poultry Feather Waste as Bio-Based Cross-Linking Additive for Ethylene Propylene Diene Rubber
Polymers 2021, 13, 3908. https://doi.org/10.3390/polym13223908
Neue Veröffentlichung:
Federn lassen Pflanzen wachsen
Der weltweite Temperaturanstieg führt zu einer zunehmenden Ausbreitung von semi-ariden und ariden Regionen und geht mit einer Verschlechterung landwirtschaftlicher Anbauflächen einher. Polymere können in vielerlei Hinsicht helfen, dürfen dabei aber nicht zur Belastung für die Umwelt werden. In diesem Zusammenhang stellen wir hier eine Methode vor, mit der Geflügelfedern, die stellvertretend für Keratinabfälle im Allgemeinen stehen, in Hydrogele für die Verwendung als Pflanzenwachstumsmedium umgewandelt werden können. Aus geeignet hergestellten, wässrigen Keratinlösungen entstehen beim Verdunsten natürlich vernetzte Hydrogele. Der Kresse-Keimtest zeigte, dass das Gel keine toxischen Substanzen enthält und stark an den Wurzeln haftet. Dadurch sind die Pflanzen vor Trockenstress geschützt, solange das Gel noch Feuchtigkeit enthält.
M. Brenner, O. Weichold
Autogenous Cross-Linking of Recycled Keratin from Poultry-Feather Waste to Hydrogels for Plant-Growth Media
Polymers 2021, 13, 3581. https://doi.org/10.3390/polym13203581
Neues Projekt:Bio-basierte Lasuren und Klebstoffe für Holz
Am 1.10.2021 startet ein neues Projekt im Schwerpunkt bio-basierte Baustoffe. Auf Basis von Chitosan entwickeln wir zusammen mit zwei Industriepartnern Lasuren und Klebstoffe für Holz. Das Projekt wird von Tobias Boehnke betreut.
Neue Veröffentlichung:Neue Wege in der Ionenkonduktivität: Synergie aus PEO und PPO
Wir freuen uns, eine weitere Publikation von Prof. Dr. Oliver Weichold hervorzuheben. Gemeinsam mit Pia B. Sassmann hat er die Arbeit Synergistic effects in cross-linked blends of ion-conducting PEO-/PPO-based unsaturated polyesters veröffentlicht, die einen innovativen Ansatz zur Verbesserung der Ionenkonduktivität beschreibt.
In dieser Studie wurden ungesättigte Polyester (UP) auf Basis von Poly(ethylenoxid) (PEO) und Poly(propylenoxid) (PPO) synthetisiert, mit Lithiumperchlorat (LiClO₄) dotiert und mit Styrol unter Einsatz eines Redoxinitiators vernetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass PEO- und PPO-basierte Polyesternetze unterschiedliche Verhaltensweisen hinsichtlich der Leitfähigkeit aufweisen. Während die Leitfähigkeit bei PEO mit steigender Molekularmasse abnimmt, zeigt PPO ein gegenteiliges Verhalten.
Besonders hervorzuheben ist die Entdeckung, dass durch gezieltes Mischen und Vernetzen von PEO- und PPO-basierten Polyesternetzwerken Synergieeffekte erzielt werden können. Ein 1:1-Gemisch aus kurzkettigem PPO und langkettigem PEO zeigte eine fünfmal niedrigere Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu reinem PEO und eine dreimal niedrigere im Vergleich zu reinem PPO. Diese Effekte sind auf die größere Beweglichkeit der Polymerketten und intrakettige Hopping-Mechanismen zurückzuführen, die durch die Vernetzung verstärkt werden.
Neben der gesteigerten Ionenkonduktivität überzeugen diese Netzwerke durch ihre gummiartige Elastizität und hohe Wasserverträglichkeit. Dadurch eröffnen sich vielseitige Anwendungen, insbesondere unter mechanischer Belastung, in atmosphärischen Bedingungen oder sogar in wässrigen Umgebungen, wo herkömmliche ionenleitende Systeme oft an ihre Grenzen stoßen.
Sassmann, P.B., Weichold, O.
Synergistic effects in cross-linked blends of ion-conducting PEO-/PPO-based unsaturated polyesters
Ionics 27, 3857–3867 (2021). https://doi.org/10.1007/s11581-021-04149-z
Buchkapitel
Eine sehr grundlegende Einführung in das Thema Polymerchemie findet sich in
O. Weichold, Introduction to Polymer Chemistry. In: P. Richet, R. Conradt, A. Takada, J. Dyon (Hrsg.) Encyclopedia of Glass Science, Technology, History, and Culture Vol. 2. Wiley-VCH, New York, 2021, S. 1043–1055. https://doi.org/10.1002/9781118801017
Poster
Tim Mrohs präsentierte auf der 3rd International Conference on the Chemistry of Construction Materials (ICCCM) 2021 der GDCh Bauchemie, welche online stattfand, ein Poster mit dem Titel: „Influence of Environmental Factors on the Swelling Capacities of Superabsorbent Polymers Used in Concrete “.
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