Synthesis and characterization of novel cyclomatrix-type poly(organophosphazene) colloids

• Synthese und Charakterisierung neuartiger cyclomatrix Poly(organophosphazen) Kolloide

Kühl, Sebastian Michael Josef; Pich, Andrij (Thesis advisor); Möller, Martin (Thesis advisor)

Aachen (2019)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Kolloidsysteme auf Basis von Poly(organophosphazen)en des Cyclomatrix-Typs haben in den letzten Jahren zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen, da sie die hohe synthetische Flexibilität von Poly(organophosphazen)en sowie deren herausragende Eigenschaften mit dem Gebiet der Kolloidchemie und entsprechenden Anwendungen kombinieren. Trotz der in der Regel vielversprechenden Eigenschaften dieser Materialien, wie hohe thermische Stabilitäten, flammhemmende Eigenschaften, biologische Abbaubarkeit und Biokompatibilität sowie ihres hohen Anwendungspotentials auf verschiedenen Gebieten, ist die Anzahl der Publikationen in diesem Zusammenhang immer noch gering. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Synthese und Untersuchung neuartiger Poly(organophosphazen) Kolloide des Cyclomatrix-Typs mit Fokus auf neuen Eigenschaften und Anwendungen. Im ersten Teil dieser Arbeit werden zwei neue Kolloidsysteme auf Basis von Hexachlorocyclotriphosphazen (HCCTP) und den aliphatischen Aminvernetzern Hexamethylendiamin (HMDA) bzw. verzweigtem Polyethylenimin (bPEI) untersucht. Beide Systeme sind über Fällungspolykondensation in Acetonitril, in Gegenwart von Triethylamin, zugänglich und können durch Einsatz von Polyvinylpyrrolidon (PVP) sowie über die Reaktantenkonzentration effektiv in ihrer Größe eingestellt werden. Zudem können durch den zusätzlichen Einbau nicht-vernetzendener Reaktanden, hier Ethylendiamin (EtDA) oder 2-Dimethylaminoethylamin (DMEN), Mikrogele mit steuerbarer Vernetzungsdichte erhalten werden. Werden in den Synthesen Amine im Überschuss eingesetzt, sind außerdem amino-funktionelle und nachträglich modifizierbare Mikrogele zugänglich. Weiterhin wird die potentielle Anwendung beider Mikrogelsysteme als flammhemmende Ausrüstung für Baumwollfasern mit Fokus auf den Beschichtungsverfahren sowie den flammhemmenden Eigenschaften untersucht. Der zweite Teil dieser Arbeit beinhaltet die Synthese und Untersuchung von degradablen Poly(organophosphazen) Kolloiden des Cylomatrix-Typs. Hierbei werden zwei Ansätze verfolgt, wobei der erste Ansatz auf dem Einbau hydrolysierbarer Glycinethylester-Seitengruppen in die Cyclomatrix-Struktur von PVP-stabilisierten Poly(HCCTP-co-HMDA) Kolloiden basiert. Der zweite Ansatz umfasst dagegen den Einsatz inhärent abbaubarer Glycinester-Vernetzer. In letzterem Fall werden Poly(organophosphazen) Kolloide erhalten, die eine gute Abbaubarkeit in sauren und basischen wässrigen Medien aufweisen.