@phdthesis{Herfurth2012,
  author    = {Herfurth, Christoph},
  title     = {Einstufen-Synthese und Charakterisierung amphiphiler Sternpolymere als multifunktionale assoziative Verdicker},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-62446},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Typische assoziative Verdicker f{\"u}r w{\"a}ssrige Systeme basieren auf linearen, doppelt hydrophob endmodifizierten Poly(ethylenglykolen) (PEGs). Diese Polymere aggregieren aufgrund ihrer Struktur in w{\"a}ssriger L{\"o}sung und bilden ein Netzwerk aus verbr{\"u}ckten Polymer-Mizellen. Dabei kann ein Polymer-Molek{\"u}l maximal zwei Mizellen miteinander verbinden. Bisher ist unklar, wie die Anzahl der Endgruppen eines verzweigten, mehrfach hydrophob endmodifizierten hydrophilen Polymers die Struktur und Dynamik solcher Netzwerke beeinflusst. Die Synthese verzweigter Polymere auf PEG-Basis erfolgt mittels lebender ionischer Polymerisation und ist experimentell aufw{\"a}ndig. Das Einf{\"u}hren hydrophober Endgruppen erfordert zus{\"a}tzliche Synthese-Schritte. In dieser Arbeit wurden hydrophile Sternpolymere mit hydrophoben Endgruppen in einem Schritt hergestellt. Dazu wurde die Technik der radikalischen Polymerisation unter Ketten{\"u}bertragung durch reversible Addition und anschließende Fragmentierung (reversible addition-fragmentation chain transfer, RAFT) genutzt. Die Synthese der Sternpolymere erfolgte von einem multifunktionalen Kern, der die R-Gruppe der RAFT-Ketten{\"u}bertr{\"a}ger (chain transfer agents, CTAs) bildete. Die dazu ben{\"o}tigten CTAs wurden so konzipiert, dass mit ihrer Hilfe sowohl die Anzahl der Arme des Sternpolymers (von 2 bis 4), als auch die L{\"a}nge der hydrophoben Endgruppe (C4, C12, C18) variiert werden konnte. Der große Vorteil der RAFT-Polymerisation ist, dass sie viele polare Monomere f{\"u}r die Synthese der hydrophilen Arme des Sternpolymers toleriert. In dieser Arbeit wurden als Modell-Monomere Oligo(ethylenglykol)methylether-acrylat (OEGA) und N,N-Dimethylacrylamid (DMA) eingesetzt. Beide Monomere bilden nicht-ionische hydrophile Polymere. Poly(OEGA) ist ein Kammpolymer, das auf PEG basiert. Poly(DMA) besitzt dagegen eine deutlich kompaktere Struktur. Die erhaltenen amphiphilen Sternpolymere wurden umfassend molekular charakterisiert. Die Molmassen wurden mit verschiedenen GPC-Systemen bestimmt und der Grad der Endgruppenfunktionalisierung wurde mittels UV/Vis- und 1H-NMR-Spektroskopie {\"u}berpr{\"u}ft. Die Polymerisation von OEGA zeigt mit den CTAs einige Charakteristika der Polymerisation mit reversibler Deaktivierung (RDRP, auch „kontrollierte radikalische Polymerisation"), wird aber durch Ketten{\"u}bertragung zum Monomer bzw. Polymer gest{\"o}rt. Diese Nebenreaktion ist auf die Struktur des Monomers als Oligoether zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Bei allen untersuchten Polymerisationen von DMA mit den multifunktionalen CTAs steigt die Molmasse linear mit dem Umsatz. Die erhaltenen Polymere zeigen durchweg monomodale und enge Molmassenverteilungen (PDI ≤ 1,2). Die Molmassen lassen sich in einem weiten Bereich von 25 kg/mol bis 150 kg/mol einstellen und die Endgruppen der Polymere bleiben zu 90 \% erhalten. W{\"a}hrend die Polymerisation von DMA sowohl mit den di- als auch den trifunktionalen CTAs innerhalb von 3 h zu quantitativen Ums{\"a}tzen verl{\"a}uft, wird der quantitative Umsatz des Monomers bei der Polymerisation mit tetrafunktionalen CTAs erst nach 4 h erreicht. Diese Verz{\"o}gerung ist auf eine Retardierung in der Anfangsphase der Polymerisation zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, die sich aus der besonderen Struktur der tetrafunktionalen CTAs erkl{\"a}rt. Auf dem System zur Polymerisation von DMA aufbauend ließen sich Gradienten-Block-Copolymere in Eintopfreaktionen herstellen. Dazu wurde nach Erreichen des quantitativen Umsatzes von DMA ein zweites Monomer zur Reaktionsmischung gegeben. Mit Ethylacrylat (EtA) wurden so lineare amphiphile symmetrische Triblock-Copolymere erhalten. Dabei wurde die L{\"a}nge des hydrophoben Blocks durch unterschiedliche Mengen an EtA variiert. Mit N,N-Diethylacrylamid (DEA) wurden lineare symmetrische Triblock-Copolymere sowie 3-Arm Stern-Diblock-Copolymere hergestellt, die {\"u}ber einen thermisch schaltbaren zweiten Block verf{\"u}gen. Bei diesen Polymeren l{\"a}sst sich die L{\"a}nge des hydrophoben Teils in situ durch Ver{\"a}nderung der Temperatur variieren. Das Verhalten der amphiphilen Sternpolymere in w{\"a}ssriger L{\"o}sung und in Mikroemulsion wurde im Rahmen einer Kooperation an der TU Berlin mit Hilfe von Kleinwinkel-Neutronenstreuung (SANS), dynamischer Lichtstreuung (DLS) und Rheologie untersucht. Die Polymere wirken durch Assoziation der hydrophoben Endgruppen als effektive Verdicker sowohl allein in w{\"a}ssriger L{\"o}sung als auch in Mikroemulsion. Die Struktur des gebildeten Netzwerks h{\"a}ngt dabei von der Konzentration des Polymers in der L{\"o}sung und der L{\"a}nge der Endgruppe (Hydrophobie) ab. Die dynamischen Eigenschaften der L{\"o}sungen werden außerdem durch die Anzahl der Arme der Polymere bestimmt.},
  language  = {de}
}