Abgeschlossene Masterarbeit
Wir gratulieren Tim Mrohs zum erfolgreichen Abschluss der Masterarbeit im Bereich der alkalischen Hydrogele mit dem Titel: „Synthese von vernetzten Copolymerelektrolytgelen auf Basis von Diallyldimethylammoniumchlorid und -hydroxid“.
Heiße Angelegenheit
Durch simultane Anwendung von Temperatur und Druck können gezielt physikalische und chemische Eigenschaften von Materialien modifiziert werden. Besonders geeignet ist unsere Heizpresse der Marke Collin Typ 300 P, die bei Temperaturen bis 300 °C und Drücken bis 300 kN arbeitet, für die präzise Verarbeitung und Verdichtung von Materialien wie Thermoplasten, Verklebungen oder zur Herstellung von Verbundwerkstoffen. Dabei ist eine Vielzahl von dreidimensionalen Zielgeometrien möglich.
Völlig Durchgedreht!
Zur Charakterisierung und Optimierung der rheologischen Eigenschaften unserer Werkstoffe haben wir das hochmoderne Rheometer MCR 102 der Firma Anton Paar in Betrieb genommen. Dieses Präzisionsinstrument ermöglicht es, das Fließ- und Deformationsverhalten verschiedenster Materialien mit höchster Genauigkeit zu analysieren.
Dank seiner herausragenden Messpräzision und vielseitigen Konfigurationsmöglichkeiten bildet das Rheometer eine optimale Grundlage für die Weiterentwicklung unserer innovativen Werkstofflösungen. Es unterstützt uns dabei, Viskosität, Fließgrenzen und elastische Eigenschaften präzise zu erfassen – essenziell für die Entwicklung und Verarbeitung moderner, nachhaltiger Materialien.
Extrudieren statt kapitulieren!
Zur Weiterentwicklung und präzisen Verarbeitung unserer biobasierten Werkstoffe haben wir einen Haake Kneter-Extruder in Betrieb genommen. Mit seiner robusten Bauweise und flexiblen Konfiguration ermöglicht er eine optimale Mischung und Extrusion verschiedenster Materialkombinationen. Drehmoment garantiert.
Der Kneter-Extruder von Haake bietet eine hervorragende Kontrolle über den Verarbeitungsprozess, was besonders wichtig für die Entwicklung neuer, nachhaltiger Baustoffe ist. Durch seine Anpassungsfähigkeit können wir unterschiedlichste Formulierungen effizient testen und weiterentwickeln.
Jetzt wird eingeheizt
Zur präzisen Analyse der thermischen Eigenschaften unserer biobasierten Werkstoffe haben wir die TGA 4000 von PerkinElmer angeschafft. Dieses hochentwickelte Gerät ermöglicht eine exakte thermogravimetrische Analyse (TGA) und bietet wertvolle Einblicke in die Zersetzung und Stabilität von Materialien.
Ein besonderes Highlight der TGA 4000 ist die optionale IR-Kopplung, mit der wir die freigesetzten Gase während des Analyseprozesses in Echtzeit untersuchen können. Diese Erweiterung ermöglicht uns, die chemischen Reaktionen und Zersetzungsmechanismen noch genauer zu verstehen und weiterführende Forschungen durchzuführen.
Neue Veröffentlichung:
Schonendes Lösen von Chitosan
Trotz ihres sehr niedrigen pKa-Wertes gehört Salzsäure zu den am häufigsten verwendeten Säuren bei der Herstellung von Chitosan-Hydrogelen für biomedizinische Anwendungen. Obwohl Salzsäure weit verbreitet ist, wird das Auftreten von unerwünschte Depolymerisation bei der Herstellung von Hydrogelen aus Chitosan-Hydrogelen häufig außer Acht gelassen. Um das Potenzial von Chitosan als erneuerbare Ressource voll auszuschöpfen Ressource voll auszuschöpfen, wird hier eine neue, sehr milde Methode zur Hestellung von Chitosanlösungen beschrieben.
Diese Lösungen trocknen zu klaren, transparenten Filmen, die vollständig wasserlöslich bleiben und bis zu 70 Gew.-% Wasser aus der Wasser aus der 90 %-RH-Dampfphase bei 25 °C absorbieren. Die Absorption folgt einer einfachen Kinetik erster Ordnung und die Geschwindigkeitskonstanten Die Geschwindigkeitskonstanten steigen mit zunehmender Luftfeuchtigkeit bis auf ca. 71 % RH, wo sich ein metastabiles Chitosantrihydratsalz gebildet zu werden scheint. Die Desorption verläuft etwas schneller, ist aber komplexer, da sie zwei unterschiedliche Prozesse erster Ordnung aufweist. Darüber hinaus sind die auf diese Weise hergestellten Filme thermisch stabiler als das übliche Chitosanhydrochlorid.
M. B. Endres, O. Weichold
Sorption-active transparent films based on chitosan
Carbohydrate Polym. 2019, 208, 108–114. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.12.031
Neue Veröffentlichung:Re-Alkalisierung von karbonatisiertem Beton mit einem neuen Hydrogel
In der neuen Studie, veröffentlicht in Soft Matter (Ausgabe 40, 2018), wird ein hochalkalisches Hydrogel vorgestellt, das zur Wiederherstellung der alkalischen Pufferkapazität in karbonatisierten Betonmaterialien entwickelt wurde. Diese Eigenschaft ist entscheidend, um die Korrosion von Stahl in Stahlbeton zu verhindern.
Das Hydrogel basiert auf einem Copolymer aus Diallyldimethylammoniumhydroxid (DADMAOH) und Methacrylamid. Durch die Zugabe von Methacrylamid als co-neutralem Monomer lassen sich die rheologischen Eigenschaften des Gels über einen weiten Bereich anpassen. Der Viskositätsanstieg um das Tausendfache – von 0,35 Pa s auf über 350 Pa s bei 10 Mol% Methacrylamid – zeigt die Flexibilität der Materialeigenschaften.
- Ionenaustausch: In Versuchen wurde nachgewiesen, dass Hydroxidionen effizient aus dem Hydrogel in karbonatisiertes Material diffundieren und gleichzeitig Carbonationen austreten.
- Re-Alkalisierung: Die Wirksamkeit des Gels wurde durch den Phenolphthalein-Test (DIN EN 14630:2007-01) und IR-Spektroskopie bestätigt.
- Universelle Anwendbarkeit: Das Gel kann sowohl in der Instandhaltung moderner Infrastruktur als auch für den Schutz historischer Gebäude eingesetzt werden.
Jung, A.; Weichold, O.
Preparation and characterisation of highly alkaline hydrogels for the re-alkalisation of carbonated cementitious materials
Soft Matter 2018, 14 (40), 8105–8111. https://doi.org/10.1039/c8sm01158c.
Neue Veröffentlichung
Korrosionsstrom betreibt Korrosionssensor
Neuer Korrosionssensor für Stahlbeton benötigt keine externe Stromquelle. Stahlkorrosion verursacht jährlich einen enormen wirtschaftlichen Schaden, der durch durch die Installation geeigneter Überwachungsgeräte reduziert werden könnte. Diese sollten einfach, zuverlässig und langlebig sein und sollten keine Wartung oder Instandhaltung erfordern. Die vorliegende elektrochrome Vorrichtung ist so konstruiert, dass sie den Makrozellenstrom einee aktiven, chloridinduzierten Korrosionselements als Energiequelle nutzt, um einen Farbwechsel auszulösen. Auf diese Weise bleibt das System inaktiv, bis Korrosion auftritt. Die Vorrichtung besteht aus Diheptylviologen in einem flüssigen Polymerelektrolyten aus LiClO4 und Poly(ethylenglykol). Die Zugabe von Viologen senkt den den Widerstand, bewirkt aber keine weiteren Änderungen der elektrochemischen Eigenschaften des Polymerelektrolyten. Die Impedanzspektren deuten darauf hin, dass eher Ionentransport- als kapazitive Effekte die elektrochemischen Eigenschaften dominieren. Experimente mit Gleichstrom im μA-Bereich zeigen elektrochrome Schaltzeiten von mehreren Minuten, was für die beabsichtigte Überwachungsanwendung ausreichend ist.
T. Juraschek, O. Weichold
Development of an electrochromic device triggered by the macrocell current in chloride‐induced corrosion of steel‐reinforced concrete
J. Phys. Org. Chem. 2017, e3739. https://doi.org/10.1002/poc.3739
Neue Veröffentlichung:Wasserabweisende Schichten im Fokus: Zerstörungsfreie Analyse mit NMR
In der aktuellen Studie von Prof. Dr. Oliver Weichold und Udo Antons wird die Anwendung der einseitigen Kernspinresonanz (NMR) als Methode zur zerstörungsfreien Analyse von Hydrophobierungsmitteln auf Beton beschrieben. Mit dieser Technik lassen sich das Eindringverhalten von 𝑛-Octyltriethoxysilan und 𝑖-Butyltriethoxysilan sowie die Eigenschaften der daraus entstehenden wasserabweisenden Schichten untersuchen.
Die Studie zeigt deutliche Unterschiede im Verhalten der beiden Verbindungen:
- 𝑛-Octyltriethoxysilan: Das Eindringen erfolgt hauptsächlich als einfacher Transportprozess. Es zeigen sich kaum Anzeichen von Polycondensation oder Reaktionen mit den Porenwänden während der ersten 24 Stunden. Die Dicke der hydrophoben Schicht korreliert gut mit dem Ende des Transportprozesses.
- 𝑖-Butyltriethoxysilan: Hier reduziert sich die nachweisbare Menge während der ersten 18 Stunden um die Hälfte, was auf eine starke Polycondensation oder Bindung an die Porenwände hindeutet. Die resultierende Schicht ist ca. 25 % dicker als anhand der Eindringprofile erwartet.
Beide Wirkstoffe erwiesen sich als exzellente Hydrophobierungsmittel. Die Schichten waren auch nach mehr als einem Jahr Lagerung in einem flachen Wasserbad für Flüssigwasser undurchlässig. Allerdings konnte ein Feuchtigkeitstransport durch die Schichten nachgewiesen werden, was die Bedeutung der einseitigen NMR als Werkzeug zur Qualitätssicherung unterstreicht.
Weichold, O.; Antons, U.C.
Assessing the Performance of Hydrophobing Agents on Concrete Using Nondestructive Single-Sided Nuclear Magnetic Resonance
Journal Of Infrastructure Systems 2017, 23 (4). https://doi.org/10.1061/(ASCE)IS.1943-555X.0000366
Neue Veröffentlichung:Schutz durch Silan-basierte Hydrophobierungsmittel
Gemeinsam mit Co-Autor J. P. Lecomte hat Prof. Dr. Oliver Weichold das Kapitel Silane-based Water Repellents for Inorganic Construction Materials im Fachbuch Silicone Dispersions (2016) veröffentlicht.
Dieses Kapitel beleuchtet die Anwendung von Silan-basierten Hydrophobierungsmitteln, die speziell für den Schutz anorganischer Baumaterialien wie Beton und Zement entwickelt wurden. Feuchtigkeit und die daraus resultierenden Schäden stellen eine große Herausforderung für die Dauerhaftigkeit von Bauwerken dar. Silane und Siloxane, als organische Verbindungen, wirken diesem Problem entgegen, indem sie tief in poröse Materialien eindringen und dort wasserabweisende Eigenschaften erzeugen.
Die Autoren legen dar, wie diese Technologien helfen, Schäden durch Frost-Tau-Wechsel, chemische Angriffe oder die Korrosion von Bewehrungsstahl zu minimieren, ohne die Atmungsaktivität der Baustoffe einzuschränken. Angesichts der globalen Herausforderungen wie begrenzte Rohstoffverfügbarkeit und steigende Anforderungen an die Nachhaltigkeit spielt die Verlängerung der Lebensdauer von Bauwerken eine entscheidende Rolle.
Weichold, O.; Lecomte, J.P.
Silane-Based Water Repellents for Inorganic Construction Materials
CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2016;Volume 10 10.1201/9781315371177-11
Sprache:
