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Detailliertes Studium der Elementarschritte bei radikalischen Polymerisationen
Es werden auf dem Einsatz von Excimerlasern zur Induzierung der Polymerisation beruhende Techniken genutzt, um die Geschwindigkeitskoeffizienten von Wachstum und Terminierung bei radikalischen Homo- und Copolymerisationen in weiten Bereichen von Temperatur, Druck und Monomerumsatz genau zu bestimmen. Die Daten werden für Simulationen des Umsatz-Zeit-Verhaltens bei Polymerisationen genutzt, aber auch zur Abschätzung der Eigenschaften der in Abhängigkeit von den gewählten Reaktionsbedingungen entstehenden Polymere. Die Daten dienen auch dazu, Copolymerisationsmodelle zu testen und zu erweitern. Besonders interessiert die detaillierte Beschreibung der diffusionskontrollierten Terminierungsreaktion, vor allem die Abhängigkeit der Terminierungskinetik von der Kettenlänge der Radikale und von der mittleren Größe der in der Reaktionsmischung vorliegenden Polymere. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback Beteiligte: Dr. Tatiana Sergeeva, Dipl.-Chem. Johannes Barth, Dipl.-Chem. Jens Schrooten, Nils Wittenberg Beginn: 1.1.1999 |
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Detailliertes Studium der Kinetik der
Acrylsäurepolymerisation in wässriger Phase
Es werden auf dem Einsatz von Excimerlasern zur Induzierung der Polymerisation beruhende Techniken genutzt, um die Geschwindigkeitskoeffizienten von Wachstum und Terminierung für die radikalische Polymerisation von Acrylsäure in wässriger Phase zu ermitteln. Besonders wichtig das Studium der kinetischen Parameter als Funktion von Monomerkonzentration, pH-Wert, Ionisationsgrad und der Zugabe von Cosolventien. Zur Charakterisierung der auftretenden Spezies werden FT-IR und FT-Raman-Spektroskopie eingesetzt. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback, Dr. Igor Lacík Beteiligte: Nils Wittenberg Beginn: 1.6.2000 Mitwirkende Institutionen: Polymer Institute of the Slovak Academy of Science, Bratislava |
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Ethen-Hochdruckpolymerisation und
Copolymerisation mit polaren Monomeren
In einer bis 3000 bar und 300°C einsetzbaren Mini-Technikumsanlage werden Ethen-Homo-Polymerisationen und Copolymerisationen von Ethen mit polaren Monomeren, vor allem mit Acrylsäure-Alkylestern, Methacrylsäure-Alkylestern, Acrylsäure und Methacrylsäure unter Bedingungen wie bei technischen Polymerisationen durchgeführt. Die Eigenschaften der polymeren Produkte werden analysiert, wobei diese Arbeiten teils in Kooperation mit Firmen ausgeführt werden. Es werden Copolymerisationsparameter für einen weiten Zustandsbereich ermittelt. Aus der Mikrostruktur der Polymere werden kinetische Koeffizienten vor allem für Übertragungsreaktionen erhalten. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback Beteiligte: Dr. Denis Yalalov, Undrakh Nergui, MSc, Yue Qiu Beginn: 1.1.1999 |
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Kinetik der "Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT)"
Polymerisation Im Rahmen dieses Projektes werden der Mechanismus und die Kinetik der kontrollierten radikalischen RAFT Polymerisation untersucht. Dabei werden kinetische Effekte, wie z.B. Retardation und Inhibierung, untersucht, die einen Rückschluss auf die Stabilität des radikalischen Intermediats der RAFT Reaktion zulassen. Dieses Intermediat hat eine herausragende Rolle in dem RAFT Mechanismus und die detaillierte Kenntnis über dessen Reaktivität und Stabilität ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis des Gesamtprozesses. Dazu werden RAFT Polymerisationen in superkritischem CO2 und unter erhöhten Drücken bis zu 2000 bar durchgeführt. Als Untersuchungsmethoden werden hauptsächlich spektroskopische Methoden (FT/NIR) zur Verfolgung des Reaktionsfortschrittes und Gelpermeationschromatographie für die Untersuchung der entstanden Polymere genutzt. |
Projektleitung: Prof. Dr. Philipp Vana, Prof. Dr. Michael Buback Beteiligte: Dr. Tatiana Sergeeva, Dipl.-Chem. Olaf Janßen Beginn: 1.10.2003 |
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Elektrospray Ionisations (ESI) Massenspektrometrie von synthetischen
Polymeren Die schonende Ionisierung bei der ESI ermöglicht die Massenbestimmung der einzelnen Polymerketten unterschiedlicher Polymerisationsgrade. Dadurch wird eine Bestimmung der Endgruppen, die durch Initiierung, Übertragung und Terminierung in das Polymer eingebaut werden, möglich. Das Projekt konzentriert sich auf das Studium der radikalischen Starterbruchstücke, die mit unterschiedlicher Effektivität und Geschwindigkeit die Polymerisationskette starten und in das Makromolekül eingebaut werden. Dadurch werden Rückschlüsse auf die Kinetik und den Mechanismus des Starterzerfalls unterschiedlicher radikalbildender Substanzen möglich. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback, Prof. Dr. Philipp Vana Beteiligte: Dipl.-Chem. Felix Huff, Dipl.-Chem. Olaf Janßen Beginn: 1.10.2004 Mitwirkende Institutionen: Analytik Abteilung des Institutes für Organische Chemie, Universität Göttingen, Dr. Holm Frauendorf |
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Messung des Phasenverhaltens
Ethen-enthaltender Monomer-Copolymer-Systeme
Das Phasenverhalten eines Monomer-Polymer-Systems während und nach der Polymerisation sollte genau bekannt sein. Das Auftreten von Zweiphasigkeit beeinflusst sowohl die Produkt-Eigenschaften wie auch eine sichere Reaktionsführung. Außerdem ist die Kenntnis der Lage der Phasengrenzflächen nötig, um nach der Reaktion die Abtrennung des Produkts und die Rückführung der Monomere zu optimieren. Für Ethen-Hochdruck-Copolymerisationen werden Trübungsdrücke in einem weiten Zustandsbereich und vor allem bei Variation der Zusammensetzung der Monomermischung und der Zusammensetzung des Copolymeren gemessen. Die Experimente werden in einer diskontinuierlichen Anordnung durchgeführt, aber auch unter kontinuierlichen Bedingungen in einer optischen Zelle, die dem Polymerisationsreaktor, einem kontinuierlichen Rührkessel, unmittelbar nachgeschaltet ist. In Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Frau Prof. Sadowski (Universität Dortmund) erfolgen PC-SAFT-Modellierungen der Trübungsdruckkurven. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback Beteiligte: Dipl.-Chem. Florian Becker Beginn: 1.1.1999 |
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Modellierung der Kinetik und
Produkteigenschaften radikalischer Polymerisationen
Auf der Grundlage eines umfassenden, physikalisch-chemisch begründeten kinetischen Modells werden die Umsatz-Zeit-Verläufe und die Eigenschaften polymerer Produkte für Hochdruck-Homo- und -Copolymerisationen des Ethens beschrieben. Die Simulationsrechnungen werden mit Hilfe des kommerziellen Programmpakets PREDICIŽ durchgeführt. Ziel dieser Arbeiten ist es, technische Polymerisationen in beliebigen Reaktoren zu simulieren und auch Vorgehensweisen zur Optimierung technischer Polymerisationen bereitzustellen. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback Beteiligte: Dipl.-Chem. Florian Becker, Andreas Redeker Beginn: 1.1.1999 |
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Zerfallskinetik von Peroxiden und
Effektivität in radikalischen Polymerisationen
Durch quantitative In-line-Infrarot-FT-Spektroskopie wird der Zerfall organischer Peroxide in verdünnter Lösung in einem weiten Druck- und Temperaturbereich gemessen. Die Experimente werden teils diskontinuierlich, überwiegend aber kontinuierlich ausgeführt. Ziel der Arbeiten ist die genaue Bestimmung der für die Modellierung von radikalischen Polymerisationen benötigten Zerfallskoeffizienten sowie die Aufklärung des Zerfallsmechanismus, aus dem sich Aussagen über die Effektivität eines Initiator ableiten lassen. Für die Ethen-Hochdruckpolymerisation werden solche Effektivitäten auch in einer Mini-Technikumsanlage direkt gemessen. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback Beteiligte: Dr. Hans-Peter Vögele, Dipl.-Chem. Felix Huff, Dipl.-Chem. Olaf Janßen Beginn: 1.1.1999 |
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Estronsynthese in überkritisch fluider
Phase Im Rahmen der Entwicklung neuartiger Syntheseverfahren in überkritisch fluider Phase wird die Darstellung von Estron aus einer nachwachsenden Ausgangsverbindung untersucht. Durch augenblickliche Erhitzung mit vorkomprimiertem, sehr heißen CO2 kann die Synthese bei Temperturen um 550°C und etwa 100 bar mit sehr günstiger Selektivität zu einem kontinuierlichen Verfahren bei Verweilzeiten im Sub-sekundenbereich ausgeführt werden. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback Beteiligte: Dipl. Chem. Duc Hung Nguyen, Chunqiao Wang, Dr. Hans-Peter Vögele Beginn: 1.1.2001 |
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Hoch zeitaufgelöste Messung der
Dissoziationsdynamik von Peroxyverbindungen
Im Rahmen eines SFB-Kooperationsprojekts wird der unimolekulare Zerfall aromatischer Peroxyverbindungen mit einer Zeitauflösung im Piko- und Femtosekundenbereich durch UV-VIS- und UV-IR-Pump-Probemessungen studiert. Neben der Bestimmung des zeitlichen Verlaufs transienter Spezies und von Produktmolekülen gelingt auch die Beobachtung der Abkühldynamik. Die Modellierung der Zerfallskinetik erfolgt mit statistischen Theorien auf der Grundlage quantenchemischer Rechnungen. |
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Buback, Prof. Dr. Jörg Schroeder, Prof. Dr. Bernd Abel, PD Dr. Stefan Schmatz, Beteiligte: Dr. Matthias Kling Beginn: 1.1.1999 Ende: 31.12.2004 |
