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Photoinduzierte radikalische Polymerisation in ionischen Flüssigkeiten und der Einfluss der Radikalrekombination

Photoinduced radical polymerization in ionic liquids and the influence of the radical recombination

  • Die vorliegende Arbeit behandelt Untersuchungen zum Einfluss ionischer Flüssigkeiten sowohl auf den Rekombinationsprozess photolytisch generierter Lophylradikale als auch auf die photoinduzierte Polymerisation. Im Fokus standen hierbei pyrrolidiniumbasierte ionische Flüssigkeiten sowie polymerisierbare imidazoliumbasierte ionische Flüssigkeiten. Mittels UV-Vis-Spektroskopie wurde in den ionischen Flüssigkeiten im Vergleich zu ausgewählten organischen Lösungsmitteln die Rekombinationskinetik der aus o-Cl-HABI photolytisch generierten Lophylradikale bei unterschiedlichen Temperaturen verfolgt und die Geschwindigkeitskonstanten der Radikalrekombination bestimmt. Die Charakterisierung des Rekombinationsprozesses erfolgt dabei insbesondere unter Verwendung der mittels Eyring-Gleichung ermittelten Aktivierungsparameter. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Rekombination der Lophylradikale in den ionischen Flüssigkeiten im Gegensatz zu den organischen Lösungsmitteln zu einem großen Anteil innerhalb des Lösungsmittelkäfigs erfolgt.Die vorliegende Arbeit behandelt Untersuchungen zum Einfluss ionischer Flüssigkeiten sowohl auf den Rekombinationsprozess photolytisch generierter Lophylradikale als auch auf die photoinduzierte Polymerisation. Im Fokus standen hierbei pyrrolidiniumbasierte ionische Flüssigkeiten sowie polymerisierbare imidazoliumbasierte ionische Flüssigkeiten. Mittels UV-Vis-Spektroskopie wurde in den ionischen Flüssigkeiten im Vergleich zu ausgewählten organischen Lösungsmitteln die Rekombinationskinetik der aus o-Cl-HABI photolytisch generierten Lophylradikale bei unterschiedlichen Temperaturen verfolgt und die Geschwindigkeitskonstanten der Radikalrekombination bestimmt. Die Charakterisierung des Rekombinationsprozesses erfolgt dabei insbesondere unter Verwendung der mittels Eyring-Gleichung ermittelten Aktivierungsparameter. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Rekombination der Lophylradikale in den ionischen Flüssigkeiten im Gegensatz zu den organischen Lösungsmitteln zu einem großen Anteil innerhalb des Lösungsmittelkäfigs erfolgt. Weiterhin wurden für den Einsatz von o-Cl-HABI als Radikalbildner in den photoinduzierten Polymerisationen mehrere mögliche Co-Initiatoren über photokalorimetrische Messungen untersucht. Hierbei wurde auch ein neuer Aspekt zur Kettenübertragung vom Lophylradikal auf den heterocyclischen Co-Initiator vorgestellt. Darüber hinaus wurden photoinduzierte Polymerisationen unter Einsatz eines Initiatorsystems, bestehend aus o-Cl-HABI als Radikalbildner und einem heterocyclischen Co-Initiator, in den ionischen Flüssigkeiten untersucht. Diese Untersuchungen beinhalten zum einen photokalorimetrische Messungen der photoinduzierten Polymerisation von polymerisierbaren imidazoliumbasierten ionischen Flüssigkeiten. Zum anderen wurden Untersuchungen zur photoinduzierten Polymerisation von Methylmethacrylat in pyrrolidiniumbasierten ionischen Flüssigkeiten durchgeführt. Dabei wurden Einflussparameter wie Zeit, Temperatur, Viskosität, Lösungsmittelkäfigeffekt und die Alkylkettenlänge am Kation der ionischen Flüssigkeiten auf die Ausbeuten und Molmassen sowie Molmassenverteilungen der Polymere hin untersucht.show moreshow less
  • This work examined the investigation of the influence of ionic liquids on both the recombination process of photolytically generated lophyl radicals and on the photoinduced polymerization. Pyrrolidinium-based ionic liquids as well as polymerizable imidazolium-based ionic liquids were here in particular interest. Recombination kinetics of photolytically generated lophyl radicals were examined in ionic liquids and selected organic solvents at different temperatures by using UV-Vis spectroscopy. Futhermore, rate constants and activation parameters of the radical recombination were used to characterize the recombination process in these different solvents. It was be shown that the recombination of the lophyl radicals occurs in the ionic liquids to a higher extent within the solvent cage in contrast to organic solvents. Also, prolongation of the alkyl chain at the cation of the ionic liquids leads to an increase of the in cage recombination in both the pyrrolidinium based ionic liquids, as well as in the ionic liquids of the polymerizableThis work examined the investigation of the influence of ionic liquids on both the recombination process of photolytically generated lophyl radicals and on the photoinduced polymerization. Pyrrolidinium-based ionic liquids as well as polymerizable imidazolium-based ionic liquids were here in particular interest. Recombination kinetics of photolytically generated lophyl radicals were examined in ionic liquids and selected organic solvents at different temperatures by using UV-Vis spectroscopy. Futhermore, rate constants and activation parameters of the radical recombination were used to characterize the recombination process in these different solvents. It was be shown that the recombination of the lophyl radicals occurs in the ionic liquids to a higher extent within the solvent cage in contrast to organic solvents. Also, prolongation of the alkyl chain at the cation of the ionic liquids leads to an increase of the in cage recombination in both the pyrrolidinium based ionic liquids, as well as in the ionic liquids of the polymerizable imidazolium based ionic liquids. Furthermore, selected coinitiators were investigated for photoinduced polymerization in combination with o-Cl-HABI as radical former by using photo calorimetry. Thereby a new aspect of the chain transfer from a lophyl radical to heterocyclic co-initiator was be shown. In addition, photo-induced polymerizations in the ionic liquids were investigated using an initiator system consisting of o-Cl-HABI as the radical former and a heterocyclic co-initiator. These studies include photo-induced polymerizations of polymerizable imidazolium-based ionic liquids, which were carried out by photo callorimetry. Furthermore, photo-induced polymerizations of methyl methacrylate were investigated in pyrrolidinium-based ionic liquids. In this conection time, temperature, viscosity, solvent cage effect and the alkyl chain length at the cation of the ionic liquids were examined as influencing parameters on yield, molecular weight and molecular weight distribution of the obtained polymers.show moreshow less

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Metadaten
Author:Stefan BerdzinskiGND
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus-72582
Advisor:Veronika Strehmel
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2014
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2014/12/12
Release Date:2015/03/06
Tag:Radikalrekombination; freie radikalische Polymerisation; ionische Flüssigkeiten; lichtinduziert
free radical polymerization; ionic liquids; light induced; radical recombination
Pagenumber:VIII, 114
RVK - Regensburg Classification:VE 5070
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Chemie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung, 4.0 International