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Macroporous high performance polymers
Dmitrii Rusakov
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (DissG: Chemie)
Betreuer*in
Alexander Bismarck
DOI
10.25365/thesis.71778
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13722.14743.174758-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Ziel dieser Arbeit war es, ein universelles Verfahren zur Herstellung von porösen Hochleistungspolymeren mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu entwickeln, zu testen und zu optimieren. Dazu wurde eine modifizierte thermisch induzierte Phasentrennung entwickelt und an teilkristallinen (Polyetheretherketon und Polyetherketonketon) und amorphen (Polyetherimid) Polymeren getestet. Prozessparameter wie die Wahl des Lösungsmittels, Polymerkonzentration sowie Heiz- und Kühlprofil wurden variiert und in weiterer Folge ihr Einfluss auf die Porosität, Porenstruktur, Schaumdichte, spezifische Oberfläche, Kristallisationsgrad und mechanischen Eigenschaften der porösen Polymere untersucht. Es wurde festgestellt, dass unter den verwendeten hochsiedenden Lösungsmitteln 4-Phenylphenol am besten für Polyetheretherketon und 9-Fluorenon für Polyetherketonketon geeignet ist. Während des TIPS-Prozesses traten zwei Arten von fest-flüssig-Entmischung auf. Die Art der Entmischung hing vor allem vom Schmelzpunkt des Lösungsmittels und der Polymerkonzentration ab. Trat während des Entmischens die Lösungsmittelverfestigung vor der Polymergelierung auf, besaßen die daraus resultierenden porösen Polymere eine hohe Poreanisotropie. Wenn die Lösungsmittelverfestigung hingegen nach der Polymergelierung auftrat, besaßen die daraus resultierenden porösen Polymere eine homogene und isotrope Poremorphologie. Das Einstellen der Polymerkonzentration in dem Prozesslösungsmittel ermöglicht die Steuerung der Porosität, Dichte und der mechanischen Eigenschaften der porösen Polymere. Eine erhöhte Polymerkonzentration führte zu höheren Schaumdichten und besseren mechanischen Eigenschaften. Die Prozessabkühlgeschwindigkeit hatte keinen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften der erzeugten porösen Polymere.
Abstract
(Englisch)
My PhD thesis aimed to develop, test and optimise a universal method for the production of bulk porous high performance polymers with tailored properties. A modified thermally induced phase separation (TIPS) was developed and tested on semi-crystalline (polyetheretherketone and polyetherketoneketone) and amorphous (polyetherimide) polymers. The process parameters, such as solvent choice, polymer concentration and process profile were studied and influence on the main properties of the resulting porous polymers, such as porosity, foam density, pore structure, specific surface area, mechanical properties in compression and degree of crystallinity, were investigated. It was found that 4-phenylphenol was most suitable for polyetheretherketone and 9-fluorenone for polyetherketoneketone. Two types of solid-liquid demixing occurred during the TIPS process and dependeds on the solvent melting point and polymer concentration. The resulting porous polymers possessed a high pore anisotropy when solvent solidification occurred prior to polymer gelation during demixing. However, when solvent solidification occurred after polymer gelation, the resulting pore morphology was homogeneous and isotropic. Adjusting the polymer concentration allows for control of the foam porosity, density and the mechanical properties of the resulting porous polymer; an increased polymer concentration resulted in higher foam densities and mechanical properties. The crystallinity of the porous semi-crystalline polymers produced by solution processing was higher than that obtained when crystallised from the melt.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Hochleistungspolymere poröse Polymere Polyetheretherketone thermisch induzierte Phasentrennung
Schlagwörter
(Englisch)
High performance polymers porous polymers polyetheretherketone thermally induced phase separation
Autor*innen
Dmitrii Rusakov
Haupttitel (Englisch)
Macroporous high performance polymers
Paralleltitel (Deutsch)
Makroporöse Hochleistungspolymere
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
XI, 116 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Alexander Bismarck
Klassifikationen
35 Chemie > 35.10 Physikalische Chemie: Allgemeines ,
35 Chemie > 35.80 Makromolekulare Chemie
AC Nummer
AC16588792
Utheses ID
62164
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 419 |