@phdthesis{Kaestner2021,
  author    = {Kaestner, Pia Isabel},
  title     = {Neue Polymermaterialien auf der Basis von funktionalisierten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten zur potentiellen Anwendung in Membranen},
  doi       = {10.25932/publishup-50940},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-509403},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VI, 164},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit thematisiert die Synthese und Charakterisierung von neuen funktionalisierten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten und deren Polymerisation. Die ionischen Fl{\"u}ssigkeiten wurden dabei sowohl mit polymerisierbaren Kationen als auch Anionen hergestellt. Zum einen wurden bei thermisch initiierten Polymerisationen Azobis(isobutyronitril) (AIBN) verwendet und zum anderen dienten bei photochemisch initiierten Polymerisationen Bis-4-(methoxybenzoyl)diethylgermanium (Ivocerin®) als Radikalstarter. Mittels Gelpermeationschromatographie konnte das Homopolymer Polydimethylaminoethylmethacrylat untersucht werden, welches erst im Anschluss an die GPC-Messungen polymeranalog modifiziert wurde. Dabei wurden nach einer Quaternisierung und anschließender Anionenmetathese bei diesen Polymeren die Grenzviskosit{\"a}ten bestimmt und mit den Grenzviskosit{\"a}ten der direkt polymerisierten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten verglichen. Bei der direkten Polymerisation von Poly(N-[2-(Methacryloyloxy)ethyl]-N-butyl-N,N-dimethyl-ammoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid) lag [η_Huggins] bei 100 mL/g und bei dem polymeranalog hergestellten Polymer betrug [η_Huggins] = 40 mL/g. Die ionischen Fl{\"u}ssigkeiten mit polymerisierbaren funktionellen Gruppen wurden mittels Photo-DSC hinsichtlich der maximalen Polymerisationsgeschwindigkeit (Rpmax), der Zeit, in der dieses Maximum erreicht wurde, tmax, ihrer Glas{\"u}berganstemperatur (Tg) und des Umsatzes an Vinylprotonen untersucht. Bei diesen Messungen wurde zum einen der Einfluss der unterschiedlichen Alkylkettenl{\"a}nge am Ammoniumion und der Einfluss von verschiedenen Anionen bei gleichbleibender Kationenstruktur analysiert. So polymerisierte das ethylsubstituierte Kation mit einer tmax von 21 Sekunden am langsamsten. Die maximale Polymerisationsgeschwindigkeit (Rpmax) betrug 3.3∙10-2 s-1. Die tmax Werte der {\"u}brigen alkylsubstituierten ionischen Fl{\"u}ssigkeiten mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe hingegen lagen zwischen 10 und 15 Sekunden. Die Glas{\"u}bergangstemperaturen der mittels photoinduzierter Polymerisation hergestellten Polymere lagen mit 44 bis 55 °C nahe beieinander. Alle Monomere zeigten einen hohen Umsatz der Vinylprotonen; er betrug zwischen 93 und 100\%. Mithilfe einer Bandanlage, ausger{\"u}stet mit einer LED (λ = 395 nm), konnten Polymerfilme hergestellt werden. Der Umsatz an Doppelbindungs{\"a}quivalenten dieser Filme wurde anhand der 1H-NMR Spektroskopie bestimmt. Bei der dynamisch-mechanischen Analyse wurden die Polymerfilme mit einer konstanten Heizrate und Frequenz periodisch wechselnden Beanspruchungen ausgesetzt, um die Glas{\"u}bergangstemperaturen zu bestimmen. Die niedrigste Tg mit 26 °C besaß das butylsubstituierte N-[2-(Methacryloyloxy)ethyl]-N-butyl-N,N-dimethyl-ammoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid, welches als Polymerfilm mit Ivocerin® als Initiator hergestellt wurde, wohingegen die h{\"o}chste Tg bei dem gleichen Polymer, welches direkt durch freie radikalische Polymerisation der ionischen Fl{\"u}ssigkeit in Masse mit AIBN hergestellt wurde, 51 °C betrug. Zus{\"a}tzlich wurden die Filme unter dem Aspekt der Topographie mit einem Rasterkraftmikroskop untersucht, welches eine Dom{\"a}nenstruktur des Polymers N-[2-(methacryloyloxy)ethyl]-N-butyl-N,N-dimethyl-ammonium tris(pentafluorethyl)trifluorphosphat offenbarte.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sanay2021,
  author    = {Sanay, Berran},
  title     = {Monomers and polymers based on renewable resources for new photopolymer coating},
  doi       = {10.25932/publishup-51868},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-518684},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XXXIII, 124},
  year      = {2021},
  abstract  = {The present work focuses on minimising the usage of toxic chemicals by integration of the biobased monomers, derived from fatty acid esters, to photopolymerization processes, which are known to be nature friendly. Internal double bond present in the oleic acid was converted to more reactive (meth)acrylate or epoxy group. Biobased starting materials, functionalized by different pendant groups, were used for photopolymerizing formulations to design of new polymeric structures by using ultraviolet light emitting diode (UV-LED) (395 nm) via free radical polymerization or cationic polymerization. New (meth)acrylates (2,3 and 4) consisting of two isomers, methyl 9-((meth)acryloyloxy)-10-hydroxyoctadecanoate / methyl 9-hydroxy-10-((meth)acryloyloxy)octadecanoate (2 and 3) and methyl 9-(1H-imidazol-1-yl)-10-(methacryloyloxy)octadecanoate / methyl 9-(methacryloyloxy)-10-(1H-imidazol-1-yl)octadecanoate (4), modified from oleic acid mix, and ionic liquid monomers (1a and 1b) bearing long alkyl chain were polymerized photochemically. New (meth)acrylates are based on vegetable oil, and ionic liquids (ILs) have nonvolatile behaviour. Therefore, both monomer types have green approach. Photoinitiated polymerization of new (meth)acrylates and ionic liquids was investigated in the presence of ethyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphinate (Irgacure® TPO-L) or di(4-methoxybenzoyl)diethylgermane (Ivocerin®) as photoinitiator (PI). Additionally, the results were discussed in comparison with those obtained from commercial 1,6-hexanediol di(meth)acrylate (5 and 6) for deeper investigation of biobased monomer's potential to substitute petroleum derived materials with renewable resources for possible coating applications. Kinetic study shows that methyl 9-(1H-imidazol-1-yl)-10-(methacryloyloxy)octadecanoate / methyl 9-(methacryloyloxy)-10-(1H-imidazol-1-yl)octadecanoate (4) and ionic liquids (1a and 1b) have quantitative conversion after irradiation process which is important for practical applications. On the other hand, heat generation occurs in a longer time during the polymerization of biobased systems or ILs. The poly(meth)acrylates modified from (meth)acrylated fatty acid methyl ester monomers generally show a low glass transition temperature because of the presence of long aliphatic chain in the polymer structure. However, poly(meth)acrylates containing aromatic group have higher glass transition temperature. Therefore, new 4-(4-methacryloyloxyphenyl)-butan-2-one (7) was synthesized which can be a promising candidate for the green techniques, such as light induced polymerization. Photokinetic investigation of the new monomer, 4-(4-methacryloyloxyphenyl)-butan-2-one (7), was discussed using Irgacure® TPO-L or Ivocerin® as photoinitiator. The reactivity of that monomer was compared to commercial 2-phenoxyethyl methacrylate (8) and phenyl methacrylate (9) basis of the differences on monomer structures. The photopolymer of 4-(4-methacryloyloxyphenyl)-butan-2-one (7) might be an interesting candidate for the coating application with the properties of quantitative conversion and high molecular weight. It also shows higher glass transition temperature. In addition to the linear systems based on renewable materials, new crosslinked polymers were also designed in this thesis. Therefore, isomer mixture consisting of ethane-1,2-diyl bis(9-methacryloyloxy-10-hydroxy octadecanoate), ethane-1,2-diyl 9-hydroxy-10-methacryloyloxy-9'-methacryloyloxy10'-hydroxy octadecanoate and ethane-1,2-diyl bis(9-hydroxy-10-methacryloyloxy octadecanoate) (10) was synthesized by derivation of the oleic acid which has not been previously described in the literature. Crosslinked material based on this biobased monomer was produced by photoinitiated free radical polymerization using Irgacure® TPO-L or Ivocerin® as photoinitiator. Furthermore, material properties were diversified by copolymerization of 10 with 4-(4-methacryloyloxyphenyl)-butan-2-one (7) or methyl 9-(1H-imidazol-1-yl)-10-(methacryloyloxy)octadecanoate / methyl 9-(methacryloyloxy)-10-(1H-imidazol-1-yl)octadecanoate (4). In addition to this, influence of comonomer with different chemical structure on the network system was investigated by analysis of thermo-mechanical properties, crosslink density and molecular weight between two crosslink junctions. An increase in the glass transition temperature caused by copolymerization of biobased monomer 10 with the excess amount of 4-(4-methacryloyloxyphenyl)-butan-2-one (7) was confirmed by both techniques, differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). On the other hand, crosslink density decreased as a result of copolymerization reactions due to the reduction in the mean functionality of the system. Furthermore, surface characterization has been tested by contact angle measurements using solvents with different polarity. This work also contributes to the limited data reported about cationic photopolymerization of the epoxidized vegetable oils in the literature in contrast to the widely investigation of thermal curing of the biorenewable epoxy monomers. In addition to the 9,10-epoxystearic acid methyl ester (11), a new monomer of bis-(9,10-epoxystearic acid) 1,2-ethanediyl ester (12) has been synthesized from oleic acid. These two biobased epoxies have been polymerized via cationic photoinitiated polymerization in the presence of bis(t-butyl)-iodonium-tetrakis(perfluoro-t-butoxy)aluminate ([Al(O-t-C4F9)4]-) and isopropylthioxanthone (ITX) as photinitiating system. Polymerization kinetic of 9,10-epoxystearic acid methyl ester (11) and bis-(9,10-epoxystearic acid) 1,2-ethanediyl ester (12) was investigated and compared with the kinetic of commercial monomers being 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexane carboxylate (13), 1,4-butanediol diglycidyl ether (14), and diglycidylether of bisphenol-A (15). Both biobased epoxies (11 and 12) showed higher conversion than cycloaliphatic epoxy (13), and lower reactivity than 1,4-butanediol diglycidyl ether (14). Additional network systems were designed by copolymerization of bis-(9,10-epoxystearic acid) 1,2-ethanediyl ester (12) and diglycidylether of bisphenol-A (15) in different molar ratios (1:1; 1:5; 1:9). It addresses that, final conversion is dependent on polymerization rate as well as physical processes such as vitrification during polymerization. Moreover, low glass transition temperature of homopolymer derived from bis-(9,10-epoxystearic acid) 1,2-ethanediyl ester (12) was successfully increased by copolymerization with diglycidylether bisphenol-A (15). On the other hand, the surface produced from bis-(9,10-epoxystearic acid) 1,2-ethanediyl ester (12) shows hydrophobic character. Higher concentration of biobased diepoxy (12) in the copolymerizing mixture decreases surface free energy. Network systems were also investigated according to the rubber elasticity theory. Crosslinked polymer derived from the mixture of bis-(9,10-epoxystearic acid) 1,2-ethanediyl ester (12) and diglycidylether of bisphenol-A (15) (molar ratio=1:5) exhibits almost ideal polymer network.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Walther2018,
  author    = {Walther, Sebastian},
  title     = {Funktionalisierung von {\"O}ls{\"a}uremethylester und Alkydharzen f{\"u}r die photoinduzierte radikalische Polymerisation im UV Bereich},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-421467},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {136},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit behandelt die Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Alkydharzen und die photoinduzierte Polymerisation dieser unter Einsatz einer Quecksilberdampflampe oder einer UV LED mit unterschiedlicher Lichtintensit{\"a}t. Der Fokus dieser Arbeit bestand in der gezielten Substitution der internalen Doppelbindungen der Fetts{\"a}ureester durch reaktivere Gruppen, wie Acrylate oder Methacrylate, welche f{\"u}r Alkydharze in dieser Form so in der Literatur nicht beschrieben sind. Untersuchungen des Polymerisationsverhaltens dieser funktionalisierten Harze wurden mit der Photo DSC durchgef{\"u}hrt, wobei Bis - (4 - methoxybenzoyl) diethylgermanium als Photoinitiator diente. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Harze radikalisch polymerisiert werden k{\"o}nnen und eine geringere Abh{\"a}ngigkeit von der Umgebungsatmosph{\"a}re (Luftsauerstoff bzw. Stickstoff) vorliegt. Dies ist so in der Literatur f{\"u}r funktionalisierte Alkydharze nicht bekannt. Abmischungen von unterschiedlichen Monomeren und funktionalisierten Harzen bewirkten eine Steigerung der Viskosit{\"a}t sowie eine Verringerung der Sauerstoffinhibierung im Zuge der photoinduzierten Polymerisation unter Luftsauerstoff f{\"u}r die Quecksilberdampflampe und der UV LED. Zur Untersuchung der sauerstoffinhibierenden Wirkung der Harze sind Synthesen unterschiedlicher, funktionalisierter {\"O}ls{\"a}uremethylester als Modellsubstanzen durchgef{\"u}hrt worden. Ein verbessertes Polymerisationsverhalten und eine geringe Abh{\"a}ngigkeit von der Umgebungsatmosph{\"a}re konnte f{\"u}r die Modelle nachgewiesen werden. Zur Aufkl{\"a}rung des verbesserten Polymerisationsverhaltens sind gezielt Substituenten (Imidazol, Brom, Alkohol, Acetat) in den funktionalisierten {\"O}ls{\"a}uremethylester eingebaut worden, um den Einfluss dieser aufzuzeigen. Im Rahmen dieser Synthesen sind neuartige Strukturen synthetisiert worden, welche so in der Literatur nicht beschrieben sind. Die Gegen{\"u}berstellung der Polymerisationszeit, der Umsatz der (Meth-)Acrylatgruppen sowie die Zeit zum Erreichen der maximalen Polymerisationsgeschwindigkeit unter Verwendung von unterschiedlichen UV Lichtquellen hat einen Einfluss der Substituenten auf das Polymerisationsverhalten gezeigt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heinz2024,
  author    = {Heinz, Markus},
  title     = {Synthese von Monomeren auf der Basis nachwachsender Rohstoffe und ihre Polymerisation},
  doi       = {10.25932/publishup-63794},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-637943},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XVII, 267},
  year      = {2024},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit thematisiert die Synthese und die Polymerisation von Monomeren auf der Basis nachwachsender Rohstoffe wie zum Beispiel in Gew{\"u}rzen und ätherischen Ölen enthaltenen kommerziell verf{\"u}gbaren Phenylpropanoiden (Eugenol, Isoeugenol, Zimtalkohol, Anethol und Estragol) und des Terpenoids Myrtenol sowie ausgehend von der Rinde einer Birke (Betula pendula) und der Korkeiche (Quercus suber). Ausgew{\"a}hlte Phenylpropanoide (Eugenol, Isoeugenol und Zimtalkohol) und das Terpenoid Myrtenol wurden zun{\"a}chst in den jeweiligen Laurylester {\"u}berf{\"u}hrt und anschließend das olefinische Strukturelement epoxidiert, wobei 4 neue (2-Methoxy-4-(oxiran-2-ylmethyl)phenyldodecanoat, 2-Methoxy-4-(3-methyl-oxiran-2-yl)phenyldodecanoat, (3-Phenyloxiran-2-yl)methyldodecanoat, (7,7-Dimethyl-3-oxatricyclo[4.1.1.02,4]octan-2-yl)methyldodecanoat) und 2 bereits bekannte monofunktionelle Epoxide (2-(4-Methoxybenzyl)oxiran und 2-(4-Methoxyphenyl)-3-methyloxiran) erhalten wurden, die mittels 1H-NMR-, 13C-NMR- und FT-IR-Spektroskopie sowie mit DSC untersucht wurden. Die Photo-DSC Untersuchung der Epoxidmonomere in einer kationischen Photopolymerisation bei 40 °C ergab die maximale Polymerisationsgeschwindigkeit (Rpmax: 0,005 s-1 bis 0,038 s-1) sowie die Zeit (tmax: 13 s bis 26 s) bis zum Erreichen des Rpmax-Wertes und f{\"u}hrte zu fl{\"u}ssigen Oligomeren, deren zahlenmittlerer Polymerisationsgrad mit 3 bis 6 mittels GPC bestimmt wurde. Die Umsetzung von 2-Methoxy-4-(oxiran-2-ylmethyl)phenyldodecanoat mit Methacrylsäure ergab ein Isomerengemisch (2-Methoxy-4-(2-hydroxy-3-(methacryloyloxy)propyl)phenyldodecanoat und 2-Methoxy-4-(2-(methacryl-oyloxy)-3-hydroxypropyl)phenyldodecanoat), das mittels Photo-DSC in einer freien radikalischen Photopolymerisation untersucht wurde (Rpmax: 0,105 s-1 und tmax: 5 s), die zu festen in Chloroform unlöslichen Polymeren f{\"u}hrte. Aus Korkpulver und gemahlener Birkenrinde wurden selektiv 2 kristalline ω-Hydroxyfettsäuren (9,10-Epoxy-18-hydroxyoctadecansäure und 22-Hydroxydocosansäure) isoliert. Die kationische Photopolymerisation der 9,10-Epoxy-18-hydroxyoctadecansäure ergab einen nahezu farblosen transparenten und bei Raumtemperatur elastischen Film, welcher ein Anwendungspotential f{\"u}r Oberflächenbeschichtungen hat. Aus der Reaktion von 9,10-Epoxy-18-hydroxyoctadecansäure mit Methacrylsäure wurde ein bei Raumtemperatur fl{\"u}ssiges Gemisch aus zwei Konstitutionsisomeren (9,18-Dihydroxy-10-(methacryloyloxy)octadecansäure und 9-(Methacryloyloxy)-10,18-dihydroxyoctadecansäure) erhalten (Tg: -60 °C). Die radikalische Photopolymerisation dieser Konstitutionsisomere wurde ebenfalls mittels Photo-DSC untersucht (Rpmax: 0,098 s-1 und tmax: 3,8 s). Die Reaktion von 22-Hydroxydocosansäure mit Methacryloylchlorid ergab die kristalline 22-(Methacryloyloxy)docosansäure, welche ebenfalls in einer radikalischen Photopolymerisation mittels Photo-DSC untersucht wurde (Rpmax: 0,023 s-1 und tmax: 9,6 s). Die mittels AIBN in Dimethylsulfoxid initiierte Homopolymerisation der 22-(Methacryloyloxy)docosansäure und der Isomerengemische bestehend aus 2-Methoxy-4-(2-hydroxy-3-(methacryloyloxy)propyl)phenyldodecanoat und 2-Methoxy-4-(2-(methacryl-oyloxy)-3-hydroxypropyl)phenyldodecanoat sowie aus 9,18-Dihydroxy-10-(methacryloy-loxy)octadecansäure und 9-(Methacryloyloxy)-10,18-dihydroxyoctadecansäure ergab feste lösliche Polymere, die mittels 1H-NMR- und FT-IR-Spektroskopie, GPC (Poly(2-methoxy-4-(2-hydroxy-3-(methacryloyloxy)propyl)phenyldodecanoat / 2-methoxy-4-(2-(methacryloyloxy)-3-hydroxypropyl)phenyldodecanoat): Pn = 94) und DSC (Poly(2-methoxy-4-(2-hydroxy-3-(methacryloyloxy)propyl)phenyldodecanoat / 2-methoxy-4-(2-(methacryloyloxy)-3-hydroxypropyl)phenyldodecanoat): Tg: 52 °C; Poly(9,18-dihydroxy-10-(methacryloyloxy)-octadecansäure / 9-(methacryloyloxy)-10,18-dihydroxyoctadecansäure): Tg: 10 °C; Poly(22-(methacryloyloxy)docosansäure): Tm: 74,1 °C, wobei der Schmelzpunkt mit dem des Photopolymers (Tm = 76,8 °C) vergleichbar ist) charakterisiert wurden. Das bereits bekannte Monomer 4-(4-Methacryloyloxyphenyl)butan-2-on wurde ausgehend von 4-(4-Hydroxyphenyl)butan-2-on hergestellt, welches aus Birkenrinde gewonnen werden kann, und unter identischen Bedingungen f{\"u}r einen Vergleich mit den neuen Monomeren polymerisiert. Die freie radikalische Polymerisation f{\"u}hrte zu Poly(4-(4-methacryloyloxyphenyl)butan-2-on) (Pn: 214 und Tg: 83 °C). Neben der Homopolymerisation wurde eine statistische Copolymerisation des Isomerengemisches 2-Methoxy-4-(2-hydroxy-3-(methacryl-oyloxy)propyl)phenyldodecanoat / 2-Methoxy-4-(2-(methacryloyloxy)-3-hydroxypropyl)-phenyldodecanoat mit 4-(4-Methacryloyloxyphenyl)butan-2-on untersucht, wobei ein äquimolarer Einsatz der Ausgangsmonomere zu einem Anstieg der Ausbeute, der Molmassenverteilung und der Dispersität des Copolymers (Tg: 44 °C) f{\"u}hrte. Die unter Verwendung von Diethylcarbonat als „gr{\"u}nes" Lösungsmittel mittels AIBN initiierten freien radikalischen Homopolymerisationen von 4-(4-Methacryloyloxyphenyl)butan-2-on und von Laurylmethacrylat ergaben vergleichbare Polymerisationsgrade der Homopolymere (Pn: 150), welche jedoch aufgrund ihrer Strukturunterschiede deutlich unterschiedliche Glas{\"u}bergangstemperaturen hatten (Poly(4-(4-methacryloyloxyphenyl)butan-2-on): Tg: 70 °C, Poly(laurylmethacrylat) Tg: -49 °C. Eine statistische Copolymerisation äquimolarer Stoffmengen der beiden Monomere in Diethylcarbonat f{\"u}hrte bei einer Polymerisationszeit von 60 Minuten zu einem leicht bevorzugten Einbau des 4-(4-Methacryloyloxyphenyl)butan-2-on in das Copolymer (Tg: 17 °C). Copolymerisationsdiagramme f{\"u}r die freien radikalischen Copolymerisationen von 4-(4-Methacryloyloxyphenyl)butan-2-on mit n-Butylmethacrylat beziehungsweise 2-(Dimethylamino)ethylmethacrylat (t: 20 min bis 60 min; Molenbr{\"u}che (X) f{\"u}r 4-(4-Methacryloyloxyphenyl)butan-2-on: 0,2; 0,4; 0,6 und 0,8) zeigten ein nahezu ideales azeotropes Copolymerisationsverhalten, obwohl ein leicht bevorzugter Einbau von 4-(4-Methacryloyloxyphenyl)butan-2-on in das jeweilige Copolymer beobachtet wurde. Dabei korreliert ein Anstieg der Ausbeute und der Glas{\"u}bergangstemperatur der erhaltenen Copolymere mit einem zunehmenden Gehalt an 4-(4-Methacryloyloxyphenyl)butan-2-on im Reaktionsgemisch. Die unter Einsatz der modifizierten Gibbs-DiMarzio-Gleichung berechneten Glas{\"u}bergangstemperaturen der Copolymere stimmten mit den gemessenen Werten gut {\"u}berein. Das ist eine gute Ausgangsbasis f{\"u}r die Bestimmung der Glas{\"u}bergangstemperatur eines Copolymers mit einer beliebigen Zusammensetzung.},
  language  = {de}
}