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
Neue Veröffentlichung
Strukturbildung in Oligomeren
Wie kann die thermische Stabilität und Kristallinität von Oligomeren gesteuert werden? Vier Mitglieder einer homologen Reihe von chlorierten Poly(vinylester)-Oligomeren von Poly(vinylacetat) bis Poly(vinylstearat) mit Polymerisationsgraden von 10 und 20 wurden durch Telomerisierung mit Tetrachlorkohlenstoff hergestellt. Alle Oligomere werden thermisch in zwei Hauptschritten abgebaut, wobei zunächst HCl und Seitenketten verloren gehen, bevor das Rückgrat abgebaut wird. Die Polymere mit kurzen Seitenketten, bis hin zum Poly(vinyloctanoat), sind amorph und zeigen eine interne Plastifizierung, während diejenigen mit langen Seitenketten aufgrund der Seitenkettenkristallisation teilkristallin sind. Die Glasübergangs- und Schmelztemperaturen sowie die Anfangstemperatur der Zersetzung werden stärker von der Seitenkettenlänge als vom Polymerisationsgrad beeinflusst. Die thermische Stabilität wird verbessert, wenn sowohl die Größe als auch die Anzahl der Seitenketten zunimmt, aber nur lange Seitenketten führt zu einer signifikanten Erhöhung der Zersetzungsbeständigkeit.
D. Heinze, T. Mang, C. Popescu, O. Weichold
Effect of side chain length and degree of polymerization on thedecomposition and crystallization behaviour of chlorinated poly(vinylester) oligomers
Thermochimica Acta 2016, 637, 143-153. http://dx.doi.org/10.1016/j.tca.2016.05.015
Cold as Ice – schonend trocknen
Mit der Coolsafe Pro Gefriertrocknung können wir durch ein etabliertes Verfahren empfindliche Materialien schonend trocknen. Dabei sublimiert das gefrorene Wasser direkt in die Dampfphase. Das Verfahren ermöglicht eine effiziente, ressourcenschonende Trocknung, die die Qualität und Haltbarkeit der Materialien steigert. Wir nutzen sie um verholzte Ausgangsmaterialen, Reaktionsprodukte aus wässrigen Synthesen oder Gele zu trocknen.
Tg, Tm, OMG – Polymere verstehen
Bei jeder Änderung in einem System (z. B. Phasenumwandlung, chemische Reakionen) wird Wärme entweder aufgenommen oder abgegeben. Dies kann mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie quantitativ untersucht werden. Wir können mit einer DSC 204 F1 Phoenix der Fa. Netzsch Kühl-und Heizvorgänge von ca. −50 bis 600 °C gemessen werden, die Kühl- und Heizraten sind von 0,1 bis 100 K•min−1 einstellbar.
Neue Veröffentlichung
Poly(vinyl acetat) plastifiziert sich selbst
Kein zusätzlicher Weichmacher nötig. Poly(vinylacetat), PVAc, mit einem Polymerisationsgrad Xn≈10 wurde durch radikalische Kettenübertragungspolymerisation mit Tetrachlorkohlenstoff hergestellt und als oligomerer Weichmacher für kommerzielles PVAc verwendet. Nach H/Cl-Austausch an den Kettenenden weist das Produkt eine hohe thermische Stabilität und ausgezeichnete Schmelzcompoundiereigenschaften auf. Mischungen aus oligomerem und kommerziellem PVAc zeigen einfache Glasübergangstemperaturen, die mit höherem Oligomergehalt abnehmen, und weisen geringe negative Abweichungen von der Fox‘ linearer Additivitätsregel auf. Dies deutet darauf hin, dass die Plastifizierung und Mischbarkeit hauptsächlich auf entropische Effekte zurückzuführen sind. Spritzgegossene dicke Probekörper zeigen bei Oligomergehalten >10 Gew.-% duktiles Verhalten, während Platten mit einer Dicke von 0,2–0,5 mm bereits bei 7,5 Gew.-% flexibel erscheinen. Die Sauerstoffdurchlässigkeitskoeffizienten sind um eine Größenordnung niedriger als die von Polyethylen niedriger Dichte. Aufgrund der Summe ihrer Eigenschaften stellen die weichgemachten Platten eine vielversprechende Alternative bei der Herstellung von für die Herstellung von Barrierematerialien dar.
D. Heinze, T. Mang, K. Peter, M. Möller, O. Weichold
Synthesis of Low Molecular Weight Poly(vinyl acetate) and Its Application as Plasticizer
J. Appl. Polym. Sci. 2014, 40226. https://doi.org/10.1002/APP.40226
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