Wahl, Almut: Radikalische Homo- und Copolymerisation von Styrol und Butylacrylat in überkritischem Kohlendioxid

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Sachgruppe der DNB
30 Chemie
Basisklassifikation
35.10
Göttinger Online Klassifikation
SD 000

Dissertation zur Erlangung des Doktortitels, angenommen von: Georg-August-Universität Göttingen, Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultäten, 2000-01-26

Abstract

Die Durchführung chemischer Prozesse in Lösung von überkritischem Kohlendioxid (scCO2) hat sich in den vergangenen Jahren zu einer interessanten Alternative entwickelt. Neben der für überkritische Fluide charakteristischen kontinuierlichen Durchstimmbarkeit der physikalisch-chemischen Eigenschaften hat scCO2 den Vorteil, daß es ein umweltfreundliches, ungiftiges, nicht entflammbares und preiswertes Lösungsmittel ist. Da ein nach wie vor steigendes Interesse an polymeren Werkstoffen zu beobachten ist, sind auch Untersuchugnen von Polymerisationen in scCO2 von großer anwendungstechnischer und wissenschaftlicher Bedeutung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich insbesondere mit der radikalischen Homo- und Copolymerisation von Styrol und Acrylmonomeren in homogener Phase von scCO2. Experimente zum Phasenverhalten der Reaktionsmischungen zeigen, daß bei begrenzten Polymermolmassen bereits geringe Drücke (ca. 300 bar) ausreichen, um in einem weiten Termperaturbereich homogene Mischungen herzustellen. Polymerphysikalische Untersuchungen (dynamische Lichtstreuexperimente) lassen darauf schließen, daß im Falle der Styrol-Polymerisation Einflüsse der durch das CO2 veränderten Polymerknäueldimensionen auf die Kinetik nicht von Bedeutung sind. Die Bestimmung der kinetischen Koeffizienten der Polymerisationen erfolgt unter Verwendung von FT-NIR Spektroskopie in Verbindung mit Pulslasertechniken und chemisch initiierten Experimenten. Es zeigt sich, daß die Wachstumsgeschwindigkeitskoeffizienten sowohl der Styrol-Homopolymerisation als auch der Styrol/Butylacrylat-Copolymerisation durch CO2 nur geringfügig beeinflußt werden, während für den Terminierungsgeschindigkeitskoeffizienten ein Anstieg um bis zu eine dekadische Größenordnung beobachtet wird. Letzteres wird ! insbesondere auf die niedrige Viskosität der Monomer/CO2-Mischung und die demzufolge bessere Segmentbeweglichkeit der Polymerradikale zurückgeführt. Die Ergebnisse aus den Polymerisationsexperimenten werden verwendet, um Modelle zur Beschreibung der (Co)Polymerisationskinetik zu testen. Zudem bilden sie die Grundlage für Modellierungen von Polymerisationsreaktionen mit dem Programmpaket PREDICI. Dies wird am Beispiel der Styrol/Butylacrylat-Copolymerisation gezeigt.

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