PT Unknown AU Leven, F TI Synergetische Organogelator-Polymer-Komposite: Strukturbildung und Anwendungsmöglichkeiten PD 09 PY 2023 DI 10.17185/duepublico/78908 LA de DE Aerogel; Organogelatoren; Polymer-Gel; Polymere AB Zusammenfassung Die vorliegende Dissertation beschreibt die synergetische Strukturbildung von neuartigen Organogelator-Polymer-Kompositen und deren Anwendungsmöglichkeiten. Hierzu wurde ein Strukturbildungsmechanismus postuliert und dessen Gültigkeit analysiert. Entsprechend der Hypothese ist es möglich ansonsten fragile Netzwerke von Organogelatoren mechanisch zu stabilisieren, indem teilkristalline Polyolefine auf deren Oberfläche angelagert werden. Der Nachweis der aufgestellten Annahmen bildet das Kernstück dieser Arbeit. Da dies auf direktem Weg nicht lückenlos möglich ist, wurden Indizienbeweise über eine Vielzahl verschiedener Versuche gesammelt und zu einem schlüssigen Bild zusammengesetzt. Darüber hinaus wurde der anwendungsnahe Nutzen der erhaltenen Komposite anhand von Beispielen beschrieben. Für die Strukturbildung wurde eine Reihe von Gelatoren und Polymeren ausgewählt und betrachtet. Um die Grenzen des Systems zu erkennen, wurden bewusst auch Materialien ausgewählt, welche entsprechend der Hypothese in einzelnen Eigenschaften als ungeeignet zu betrachten wären. Bei der Strukturbildung werden der Gelator und das Polymer in einem geeigneten Lösemittel homogen gelöst. Beim darauffolgenden Abkühlen der Lösung muss zunächst das Gelnetzwerk gebildet werden, dessen fibrilläre Oberfläche als Keimstelle für die Kristallisation des Polymers dient. Die erhaltenen stabilisierten Strukturen können via überkritischer oder Gefriertrocknung in ein Aerogel überführt und analysiert werden. Die besten Ergebnisse wurden mit Gelatoren auf Isosorbid-Basis (insbesondere TBPMN*) in Verbindung mit Polyolefinen erzielt. An diesem Modellsystem wurde der Einfluss diverser Parameter auf die Kompositeigenschaften untersucht. Es wurden verschiedene Polymere eingesetzt um die Wirkung unterschiedlicher Kettenlängen, molekularer Massen, Konzentrationen und Mischungsverhältnisse auf die erhaltene Struktur, mechanische Stabilität, spezifische Oberfläche, Dichte und Wärmeleitfähigkeit zu erfassen. Auf diese Art konnte ein allgemeines Systemverständnis aufgebaut werden. Die Trocknungsmethoden um die Komposite in Aerogele zu überführen liefern unterschiedlich gute Resultate. Bei der überkritischen Trocknung tritt weniger Schrumpf auf und es werden höhere spezifische Oberflächen erhalten. In einem Sonderfall der Gefriertrocknung konnten jedoch in einem vorgeschalteten Lösemittelaustausch gegen tert-Butanol Teile des Gelators, welcher in erster Linie eine strukturdirigierende Funktion übernimmt, extrahiert und recycelt werden. Für eine praktische Anwendung der Komposite wurde zunächst die Tauglichkeit als Dämmstoff getestet. Die hierzu hergestellten Aerogele erreichen minimale Wärmeleitfähigkeiten von 27 mW/m∙K, dabei sind sie allerdings sehr fragil. Die Komposite sind superhydrophob und weisen spezifische Oberflächen bis 133 m2 /g auf. Materialien mit hinreichender mechanischer Stabilität verfügen über eine Dichte von 0,1 g/cm3 und eine Wärmeleitfähigkeit von 30 mW/m∙K. Damit sind die erhaltenen Aerogele zwar konventionellen Dämmstoffen überlegen, können aber nicht mit Hochleistungsdämmstoffen konkurrieren. Die Komposite wurden ebenfalls als Supportmaterial für latente Wärmespeicher (PCM) verwendet. Dabei kann das PCM die Rolle des Lösemittels übernehmen, was den Herstellungsprozess massiv vereinfacht. Die erhaltenen Materialien erreichen extrem hohe Beladungsraten und weisen über zyklische thermische Belastung einen sehr geringen Massenverlust auf. Insbesondere Paraffin eignet sich in Kombination mit TBPMN und Polyolefinen besonders gut. Es wurden Komposite mit einer Erstarrungsenthalpie von 177,5 J/g erhalten, ohne einen Verlust an Stabilität oder Rückhaltefähigkeit in Kauf nehmen zu müssen. Das Material übertrifft damit den Stand der Technik deutlich. * 1,2,3-trideoxy-4,6:5,7-bis-O-[(4-propylphenyl)methylen]-nonitol ER