Novel polyoxymethylene copolymers: chemistry and application scope of concatenated and multi-block oligomers with polyacetal segments

• Neuartige Polyoxymethylenkopolymer: Chemie und Anwendungsgebiete von verknüpften und multiblock Oligomeren mit Polyacetalsegmenten

Hoffmann, Matthias; Müller, Thomas Ernst (Thesis advisor); Leitner, Walter (Thesis advisor)

Aachen (2018)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2018

Kurzfassung

Die vorliegende Dissertation beschreibt unterschiedliche Aspekte der Synthese und Eigenschaften von Polyoxymethylen (POM) Oligomeren und Kopolymeren. POM ist ein Hochleistungswerkstoff mit einem vielfältigen Anwendungsspektrum. Das Interesse an POM ist hoch, da Formaldehyd aus erneuerbaren Rohstoffen hergestellt werden kann. Diese Arbeit ist in 5 Hauptkapitel unterteilt. Kapitel 1 gibt eine generelle Übersicht zu der Geschichte von POM Polymeren, ihren Materialanwendungen, der kationischen Homopolymerisation von Tri-oxan, der kationischen Kopolymerisation von Trioxan mit Komonomeren und Nachhaltigkeitsaspekten ausgehend von Formaldehyd. Kapitel 2 beschreibt die ringöffnende Reaktion von Trioxan mit Essigsäureanhydrid als Model-reaktion für die Initialphase der Trioxan-Homopolymerisation. In situ IR Spektroskopie wurde zur Verfolgung der Reaktionskinetik mehrerer Reaktionen, die mit unterschiedlichen Brønstedsäuren und Lewissäuren katalysiert wurden, eingesetzt. Die Rolle dieser Katalysatoren wird hinsichtlich des Mechanismus der ringöffnenden Reaktion des Trioxans mit Essigsäureanhydrid diskutiert. Kapitel 3 beschreibt die Synthese mehrerer Oxymethylendiacetate mit niedrigem Molekulargewicht. Die Kristallinität, Schmelzpunkte und Kristallisationspunkte dieser Stoffe wurden bestimmt. Die Ab-hängigkeit dieser Parameter von der Zusammensetzung der Oxymethylendiacetate wird diskutiert. Außerdem wird die Bedeutung dieser Ergebnisse für nachhaltige POM basierte Treibstoffe beschrieben. Kapitel 4 diskutiert die Synthese, die thermischen Eigenschaften und die Anwendung von Polyacetalestern als neuartige und nachhaltige Kopolymere. Diese wurden über Kopolymerisation von Trioxan und zyklischen Anhydriden in Anwesenheit eines offen-kettigen Anhydrides, das zur Kontrolle des Molekulargewichtes eingesetzt wurde, synthetisiert. Des Weiteren werden die durchschnittliche Länge der Oxymethylensegmente, die Bildung von zyklischen Polyacetalestern als Nebenprodukte und der Einbau von reaktiven Gruppen in die Kopolymere beschrieben. Kapitel 5 beschreibt die Synthese, den Mechanismus und die thermischen Eigenschaften von Multiblock POM-PEG Kopolymeren. Außerdem wird die Kontrolle der Kopolymer-Zusammensetzung und die daraus resultierenden thermischen Eigenschaften besprochen. Als Ausblick wird die Anwendung von POM Polymeren als Treibstoffe, Materialien, Schmierstoffen und Phasen-Transfer Materialien besprochen.