ISBN 978-3-8439-2035-3

978-3-8439-2035-3, Reihe Mikrosystemtechnik

Gregor Osterwinter
Neuartige Polymervernetzungsprozesse über Carbenzwischenstufen zur Herstellung von oberflächen­gebundenen Netzwerken und zur Modifizierung von Elektroden von enzymatischen Biobrennstoffzellen

240 Seiten, Dissertation Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (2014), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Im ersten Teil dieser Arbeit wird auf die Synthese neuartiger Vernetzer für Polymere eingegangen. Sie reagieren über Carbenzwischenstufen mit benachbarten Polymerketten über C-H-Insertionen zu Polymernetzwerken. Dazu wird zunächst ein Präcopolymer aus N,N-Dimethylacrylamid (DMAA) und einer Vernetzervorstufe synthetisiert. In einem nachfolgenden Schritt wird die Vernetzervorstufe im Polymer durch eine polymeranaloge Reaktion zu einer Diazogruppe umgesetzt. Um das Vernetzungsverhalten auf die chemische Struktur zu untersuchen, wurden drei Gruppen an Diazovernetzern synthetisiert: Diazocarbonyle, Diazonitrile und Diazocarboxyester. Nach der Belichtung mit UV-Licht beziehungsweise nach der thermischen Aktivierung zeigten alle Diazoverbindungen bereits nach kurzer Expositionszeit ein positives Vernetzungsverhalten. Homopolymere aus DMAA zeigten hingegen in beiden Fällen bei geringer Vernetzungszeit keinerlei Vernetzungstendenz. Aufgrund der Resonanzstabilisierung der Diazocarboxyester sind in diesem Fall etwaige Nebenreaktionen gehemmt und es kann im Vergleich zu ähnlichen Systemen das vollständigste Vernetzungsverhalten gezeigt werden. Diese Copolymere zeigten im Vergleich zu benzophenonhaltigen Polymeren eine größere Tendenz zu quellen.

Des Weiteren wird in diesem Teil der Arbeit die Synthese und Charakterisierung von Copolymeren beschrieben, die als vernetzende Einheiten Diazirine tragen. Es ist anhand der Zusammensetzung der Copolymeren ein unterschiedliches Vernetzungsverhalten beobachtbar. Insbesondere die Vernetzung von Polyacrylsäuren mit Hilfe von Diazirinen ist beachtlich, da Copolymere aus Polyacrylsäure und Benzophenonderivaten eine sehr geringe Tendenz zur Vernetzung aufweisen.

Im zweiten Teil dieser Arbeit wird auf die Beschichtung von Elektroden eingegangen. Es wird zunächst die Synthese von Terpolymeren aus DMAA als hydrophile Komponente, Benzophenon als Vernetzer und Ferrocen als Mediator behandelt. Anschließend wird der Einfluss des Vernetzergehalts auf die Diffusion der Ladung durch das Hydrogel beschrieben.