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Synthesis and post polymerization modification of polyester and polyestercarbonate co- and terpolymers from carboxylic acid anhydrides, CO2 and propylene oxide
Rudi Eswein
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
Kai C. Hultzsch
DOI
10.25365/thesis.73254
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26445.78701.348860-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen der ringöffnenden Copolymerisation von verschiedenen Carbonsäureanhydriden zur Darstellung von Polyester und Polyesterkarbonat Co- und Terpolymeren und deren Charakterisierung präsentiert. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Synthese und Charakterisierung von unterschiedlichen Salicylaldiminliganden und deren Derivaten, im Folgenden als „Salen“ bezeichnet, deren Metallkomplexen, zur Polymersynthese, deren Charakterisierung und Modifikation. Die synthetisierten Metallkomplexe beinhalten Aluminium, Kobalt und Chrom als koordinierte Metallionen. Für den Hauptteil der durchgeführten Experimente wurden Cobalt-Salen- und als aromatische Analoga Cobalt-Salphen-Komplexe mit Variationen bezüglich deren sterischen und elektronischen Einflusses verwendet. In diesem Zusammenhang wurde das Verhalten von Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid und cis-5-Norbornen-endo-2,3-dicarbonsäureanhydrid in der Copolymerisation jeweils mit Propylenoxid untersucht. Weiters wurde das Verhalten von verschiedenen Anhydridkombinationen in der Synthese von statistisch verteilten und Blockterpolymeren untersucht. Als letzte Untersuchung in dem Zusammenhang wurden die Terpolymerisationen unter CO2 Atmosphäre betrachtet. All die genannten Reaktionssysteme wurden mithilfe von in situ IR Spektroskopie verfolgt und bezüglich der Reaktionskinetik analysiert. Die hier präsentierte Forschung greift die Notwendigkeit der Entwicklung neuer biobasierter und bioabbaubarer Kunststoffe auf. Alle Monomere wurden nach bereits heute, oder in naher Zukunft, verfügbaren biobasierten Rohstoffen bzw. Herstellungsprozessen ausgewählt. Gleichzeitig wurden Carbonsäureanhydride in die Untersuchungen einbezogen, die mit vorhandenen Doppelbindungen, die Verwendung der mit ihnen hergestellten Polymere als „Basispolymere“ zur späteren, bedarfsgerechten Modifikation versprechen. Erste Experimente bezüglich der Postmodifikation mittels Doppelbindungsmetathese werden ebenfalls gezeigt. Dabei wurden sowohl Styrol, als auch modifiziertes Nilrot und Fluorescein als Modellsysteme ausgewählt, auch um mögliche Gerüsteffekte der Basispolymere bezüglich lichtinduzierter Farbanregung zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
In this thesis investigations on the ring opening copolymerization of anhydrides with propylene oxide to polyester and polyester carbonate co- and terpolymers and the characterization thereof is presented. The presented work scope ranges from the synthesis and characterization of a variation of salicyl aldimine ligand derivatives in the following referred as “salen”, to their metal complexes and the modification of the ligand architecture, the polymer synthesis, characterization and post modification. In this context aromatic derivatives, the salphen class, were equally covered. The synthesized base metal catalysts comprise aluminum, cobalt and chromium as coordinated metal ions. The main catalytic investigations were carried out using cobalt coordinated by salen and salphen ligands bearing electronic and steric variations. In that context the copolymerization behavior of maleic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride and cis-5-norbornene-endo-2,3-dicarboxylic acid anhydride, respectively, with propylene oxide was investigated in various monomer combinations. Subsequently, the terpolymerization of different anhydride monomers was investigated to produce random and block terpolymers. As a final investigation, terpolymerization experiments were conducted under CO2 atmosphere. The reaction systems were kinetically analyzed by in situ IR spectroscopy. All these investigations based on the need of new biobased and biodegradable materials. All monomers were chosen to already have a biobased feedstock or that a biobased feedstock will be accessible in the near future. Additionally, the monomers were chosen to bear a double bond moiety to be used as a “base” polymer for further modifications. First steps towards such modifications were made by catalytic post polymerization modification reactions by means of double bond cross metathesis. Therein, styrene as well as modified nile red and modified fluorescein were chosen as model systems, also to address potential scaffolding in dye sensitization applications.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Polyester Polyestercarbonat Copolymer Terpolymer CO2
Schlagwörter
(Englisch)
Polyester Polyestercarbonate Copolymer Terpolymer CO2
Autor*innen
Rudi Eswein
Haupttitel (Englisch)
Synthesis and post polymerization modification of polyester and polyestercarbonate co- and terpolymers from carboxylic acid anhydrides, CO2 and propylene oxide
Paralleltitel (Deutsch)
Synthese und Post Polymerisationsmodifikation von Polyester und Polyestercarbonat Co- und Terpolymeren von Carbonsäureanhydriden, CO2 und Propylenoxid
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
IX, 220 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Alexander Bismarck ,
Holger Helten
AC Nummer
AC16803537
Utheses ID
65108
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 419 |