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Doktorarbeit

Zur anionischen Copolymerisation von 5-( N,N-Dialkylamino)isoprenen

Gerd Mannebach (01/1999-01/1999)

Zusammenfassung

Durch die Einführung einer Aminofunktion in Diene entstehen polare Monomere, die einen Zugang zu neuartigen Polymeren mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten bieten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Homo- und Copolymere mit 5-(N,N-Dialkyl-amino)isoprenen in n-Hexan und THF synthetisiert. Es konnte gezeigt werden, daß bei erhöhten Temperaturen in unpolaren Lösungsmitteln Nebenreaktionen auftreten, die unter diesen Bedingungen bei längeren Reaktionszeiten keinen vollständigen Umsatz erlauben. Eine alkyllithium­initiierte Polymerisation in THF ist nur bedingt möglich, da die Geschwindigkeit der Polymerisation sehr niedrig ist. Im Unterschied zu unpolaren Lösungsmitteln läßt sich die Polymerisation in THF mit einer Reaktionskinetik erster Ordnung bezüglich der Monomerkonzentration beschreiben. Bei der Copolymerisation der 5-(N,N-Dialkylamino)isoprene in n-Hexan wird die Konstitution des Copolymeren durch den Raumbedarf der Alkylseitenketten am Stickstoff bestimmt. Je größer dieser Unterschied ist, desto blockartiger ist die Primärstruktur des Copolymeren. Die Untersuchungen zur Copolymerisation von 5-(N,N-Dialkylamino)isopren mit 1,3-Butadien ergeben, daß zu Beginn der Polymerisation hauptsächlich das polare Aminoisopren eingebaut wird. Dabei entstehen je nach Derivat des 5-(N,N-Dialkyl-amino)isoprens Gradienten- oder Blockcopolymere mit unterschiedlichem 1,2-Anteil der Butadieneinheiten. Mit kinetischen Experimenten konnte gezeigt werden, daß durch intra- und intermolekulare Wechselwirkungen zwischen den Aminfuktionen und dem lebenden Kettenende sowohl die Löslichkeit der lebenden Polymere als auch die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflußt wird. Für die verschiedenen Aminoisoprene konnten die Copolymerisationsparameter mit 1,3-Butadien bestimmt werden. Bei rheologischen Untersuchungen wurden Hinweise auf eine assoziative Wechselwirkung der Aminogruppen in der Polymerschmelze und für eine Mikrophasenseparation gefunden. Bei der anionischen Terpolymerisation von 5-(N,N-Dialkylamino)isopren mit Styrol und 1,3-Butadien in n-Hexan können durch die Zugabe kleiner Mengen an THF polar modifizierte Lösungs-SBRs synthetisiert werden. Zusätzlich erhöht die Anwesenheit von THF die Geschwindigkeit der Terpolymerisation. Die Ergebnisse einer Kooperation mit der Bayer AG zeigen, daß diese neuartigen polar modifizierten Lösungs-SBRs in Kautschukmischungen für Profilreifen gegenüber handelsüblichen Polymeren deutlich verbesserte Eigenschaften besitzen.

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