Das Ziel der Arbeit bestand in der Präparation von multifunktionellen phasenseparierten Blockcopolymerfilmen, die an der Oberfläche über polymeranaloge Reaktionen modifiziert werden können. Dafür wurden zunächst phasenseparierte Blockcopolymere über RAFT-Polymerisation synthetisiert, in die sowohl funktionelle als auch Vernetzergruppen integriert wurden. Als funktionelle Monomere kamen dabei Propargylmethacrylat, Propargyloxystyrol, Vinylbenzylchlorid und Pentafluorostyrol zum Einsatz. Die Vernetzergruppen wurden über die Monomere Vinylpyridin, Glycidylmethacrylat, 4-Benzoyl-3-hydroxyphenylmethacrylat und Dimethylmaleinimidobutylmethacrylat eingebaut. Die erhaltenen Polymere wurden hinsichtlich ihrer Molmasse und ihrer thermischen Eigenschaften mit GPC, NMR, DSC und TGA untersucht. Des Weiteren erfolgten polymeranaloge Reaktionen, wie die kupferkatalysierte Cycloaddition von Aziden an Alkinen, eine cäsiumvermittelte Veresterung der Vinylbenzylchloridgruppe mit Liponsäure als auch eine Substitution am Pentafluorostyrol mit Thiolen, an den synthetisierten Blockcopolymeren. Dünne Filme dieser Blockcopolymere wurden mit Rasterkraftmikroskopie untersucht und dabei teilweise Phasenseparation erhalten. Die Filme wurden darauf chemisch, thermisch als auch photochemisch vernetzt, um die erhaltenen Strukturen zu fixieren. Dabei konnte ein vollständiger Erhalt der Phasenstrukturen nicht erreicht werden. Allerdings zeigten die thermischen als auch photochemischen Vernetzungen die vielversprechendsten Ergebnisse.

L’objectif de cette étude est de synthétiser et de caractériser des polyesters entre le diméthylcétène et des composés carbonylés choisis (acétone, méthyléthylcétone et acéthaldéhyde) par deux voies distinctes : une copolymérisation directe, et une voie passant d’abord par la synthèse de la beta-lactone puis sa polymérisation par ouverture de cycle. La caractérisation a mis en évidence la structure parfaitement alternée du polyester entre le diméthylcétène et l’acétone, et des structures plus complexes avec la méthyléthylcétone et l’acétaldéhyde. Les analyses ont également montré le caractère polymorphe complexe de ces copolymères. Les trois beta-lactones correspondantes ont également été synthétisées. Seule la polymérisation de la beta-lactone avec l’acétaldéhyde a été menée à bien, du fait de son faible encombrement stérique. Enfin, une étude cinétique par infrarouge a également été effectuée et a permis de mieux connaître les cinétiques de polymérisation par ouverture de cycle. / The aim of this study is to synthesise and to characterise polyesters between dimethylketene and chosen carbonyled compounds (acetone, methylethylketone and acetaldehyde) by two distinct pathways: a direct copolymerisation, and another path proceeding in the synthesis of the beta-lactone then its ring opening polymerisation. The characterisation has highlighted the perfectly alternated structure of the polyester between dimethylketene and acetone, and more complex structures with dimethylketone and acetaldehyde. The analyses have also shown the complex polymorphism of these copolymers. The three corresponding beta-lactones have been synthesised. Only the polymerisation of the acetaldehyde beta-lactone has been accomplished because of its weak steric hindrance. At last, an infrared kinetic study has also been carried out and has permitted a better comprehension of the kinetic of the ring opening polymerisation.

Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung funktioneller Materialien, die ein multi-sensitives Ansprechverhalten aufweisen. Die Charakterisierung des Quellverhaltens der Gele stellt die Voraussetzung dar, die phasenseparierten Polymerfilme als multi-sensitive Sensorschichten mit verbessertem Ansprechverhalten einzusetzen. Die Aufgabe dieser Arbeit besteht in der Synthese von AB-Blockcopolymeren, die im wässrigen Medium auf die Temperatur oder auf die Temperatur und den pH-Wert ansprechen. Unter Verwendung der Makroinitiator-Technik werden Blockcopolymere synthetisiert. Zunächst werden temperatur-sensitive Polymere mit einem wasserlöslichen Polyethylenglykol-Block (PEG) und N-Isopropylacrylamid (NIPAAm) mittels "Atom Transfer Radical Polymerization" (ATRP) hergestellt. Die Umsetzung der durch "Nitroxide Mediated Radical Polymerization" (NMRP) hergestellten pH-sensitiven Poly(2-vinylpyridin)-Blöcke (P2VP) mit NIPAAm führt zu multi-sensitiven Blockcopolymeren. Da die Polymere auf ihre Quelleigenschaften in dünnen Filmen hin untersucht werden sollen, ist die Verwendung eines Chromophors, der in den NIPAAm-Block einpolymerisiert wird, nötig. Die Vernetzung der Polymerfilme erfolgt photochemisch. Das Quellverhalten der Polymerschichten wurde mit der Methode der "Surface Plasmon Resonance"-Spektroskopie (SPR) charakterisiert. Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, multi-sensitive Polymere darzustellen und deren Sensitivität in dünnen Polymerfilmen nachzuweisen. Bei den synthetisierten Polymeren handelt es sich um neuartige und funktionelle Materialien.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit sollten die Moeglichkeiten einer kationisch initiierten Polymerisation im Zeolithkanal ueberprueft werden.

Die vorliegende Arbeit beschreibt verschiedene Synthesewege zur Oberflächenmodifizierung silikatischer Partikel mit 1,3-Divinylimidazolidin-2-on (Bisvinylethylenharnstoff, BVH) und Vinylformamid (VFA), z. B. radikalische Pfropfpolymerisationen („grafting from/to“) und radikalisch vernetzende Copolymerisation von VFA mit BVH. Es werden Versuche zur sauren Verseifung der Formamidgruppen und zur Charakterisierung der gebildeten Polyvinylamin (PVAm)/Kieselgel Hybridmaterialien vorgestellt. Die Eigenschaften der PVAm/Kieselgel Hybridmaterialien sind je nach zugrundeliegendem Polymerisationsprozeß verschieden und werden mittels 13 C{1 H}-CP-MAS-NMR-Spektroskopie, Zetapotentialmessungen, SANS, Quelltests und rheologischen Methoden untersucht. Die kationische Oberflächenpolymerisation von BVH unter Verwendung des Initiatorsystems Triphenylmethylchlorid/Kieselgel wird ausführlich erläutert. Die Struktur der resultierenden Hybridmaterialien wird mittels quantitativer Elementaranalyse, 13 C{1 H}-CP-MAS-NMR-, DRIFT- und ESCA- Spektroskopie, sowie TGA und Zetapotentialmessungen untersucht. Die Anwendung der Poly-BVH/KG Hybridmaterialien zur Adsorption von Schwermetallsalzen wird am Beispiel der Adsorption von CuCl2, CoCl2, CoI2 und FeCl3 beschrieben. Dabei werden der Einfluß des Polymergehaltes der Hybride und des Metallanions auf die adsorbierte Sättigungsstoffmenge diskutiert. Eine quantitative Beschreibung der Adsorption nach dem LANGMUIR-Modell wird gegeben, welche in einem Vorschlag für die Wechselwirkung zwischen Hybridmaterial und Metallsalz mündet. Mit der Adsorption von Goldnanoclustern an Poly-BVH/Kieselgel Hybriden wird eine weitere Möglichkeit der Modifizierung und des Aufbaus von funktionellen Multischichtsystemen vorgestellt.

Das Ziel der Arbeit bestand in der Präparation von multifunktionellen phasenseparierten Blockcopolymerfilmen, die an der Oberfläche über polymeranaloge Reaktionen modifiziert werden können. Dafür wurden zunächst phasenseparierte Blockcopolymere über RAFT-Polymerisation synthetisiert, in die sowohl funktionelle als auch Vernetzergruppen integriert wurden. Als funktionelle Monomere kamen dabei Propargylmethacrylat, Propargyloxystyrol, Vinylbenzylchlorid und Pentafluorostyrol zum Einsatz. Die Vernetzergruppen wurden über die Monomere Vinylpyridin, Glycidylmethacrylat, 4-Benzoyl-3-hydroxyphenylmethacrylat und Dimethylmaleinimidobutylmethacrylat eingebaut. Die erhaltenen Polymere wurden hinsichtlich ihrer Molmasse und ihrer thermischen Eigenschaften mit GPC, NMR, DSC und TGA untersucht. Des Weiteren erfolgten polymeranaloge Reaktionen, wie die kupferkatalysierte Cycloaddition von Aziden an Alkinen, eine cäsiumvermittelte Veresterung der Vinylbenzylchloridgruppe mit Liponsäure als auch eine Substitution am Pentafluorostyrol mit Thiolen, an den synthetisierten Blockcopolymeren. Dünne Filme dieser Blockcopolymere wurden mit Rasterkraftmikroskopie untersucht und dabei teilweise Phasenseparation erhalten. Die Filme wurden darauf chemisch, thermisch als auch photochemisch vernetzt, um die erhaltenen Strukturen zu fixieren. Dabei konnte ein vollständiger Erhalt der Phasenstrukturen nicht erreicht werden. Allerdings zeigten die thermischen als auch photochemischen Vernetzungen die vielversprechendsten Ergebnisse.

The present PhD thesis deals with the synthesis and characterization of functionalized ferrocenes with up to four aldehyde and vinyl groups and their usage as monomers to produce novel ferrocene-based oligomers with conjugated backbones via ADMET (acyclic diene metathesis) and HWE (Horner-Wadsworth-Emmons) reaction protocols. In addition, ferrocene-containing polymers (linear, cross-linked and co-polymers) with aliphatic backbones generated by anionic bulk and solution polymerization routes, and their electrochemistry behaviors were studied. The main aspects of this work lies in the enhancement of the electrical properties of the ferrocene-based materials (oligomers or polymers) by varying the polymer backbone, providing multi-functionalities for cross-linking and co-polymerization processes and thereby increasing the molecular weight of the products, furthermore, the application as electro-active materials, especially for the charge storage purposes is discussed. High monomer consumption, relatively high molar mass as well as longer chains were achieved by bulk protocol. Electrochemical measurements (CV) reveals that formyl-ferrocenes bearing more than two formyl functionalities are very electron poor materials and easily decomposes upon oxidation. Reducing the measurement temperature and the usage of [NnBu4][B(C6F5)4] as electrolyte allowed for reliable behavior. A linear correlation between the redox potential and the number of the formyl functionalities was found. Multicyclic measurements showed that ferrocenyl / ferrocenium redox couples in the polymeric materials are stable at least up to 100 cycles. The spectro-electrochemical studies show that the conjugated materials (oligomers) have electron transfer interactions (IVCT) through the chains, while the aliphatic backbone between the ferrocenyl units (poly vinylferrocene materials) hindered the metal-metal coupling along the chain and only a ligand-to-metal charge transfer excitation could be observed. / Die vorliegende Doktorarbeit beschäftigt sich mit Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Ferrocenen mit bis zu vier Aldehyd- und Vinylgruppen und ihrer Verwendung als Monomere für neuartige ferrocenbasierte Oligomere mit konjugiertem Rückgrat unter ADMET (acyclic diene metathesis) und HWE- (Horner-Wadsworth-Emmons) Reaktionsbedingungen. Zusätzlich wurden ferrocenhaltige Polymere mit einem aliphatischen Rückgrat durch Polymerisation mit und ohne Lösemittel hergestellt und ihr elektrochemisches Verhalten untersucht. Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit liegt in der Optimierung der elektrochemischen Eigenschaften der ferrocenbasierten Materialien (Oligomere oder Polymere) durch Variation des Polymerrückgrats, welche zahlreiche funktionelle Gruppen für die vernetzte Polymerisation und die Co-Polymerisation liefert. Durch diesen Prozess wird das molekulare Gewicht erhöht. Zusätzlich wird die Verwendung als elektroaktive Materialien insbesondere für die Energiespeichertechnik diskutiert. Durch lösungsmittelfreie Reaktionsbedingungen wurden ein hoher Monomerumsatz, relativ hohe molare Massen und zugleich längere Polymerketten erzielt. Elektrochemische Messungen (CV) zeigten, dass Ferrocenmoleküle mit mehr als zwei Formylgruppen die Elektronendichte an der Ferrocenyleinheit verringern und bei Oxidation leicht zersetzt werden. Erniedrigung der Messtemperatur und die Verwendung des nur schwach koordinierenden Leitsalzes [NnBu4][B(C6F5)4] führten zu aussagekräftigen Ergebnissen. Weiterhin konnte ein linearer Zusammenhang zwischen dem Redoxpotential und der Anzahl der Formyleinheiten aufgezeigt werden. Mutlizyklische Messungen bestätigten, dass das Ferrocen / Ferrocenium-Redoxpaar mindestens 100 Zyklen stabil ist. Mittels spektroelectrochemisches Messungen konnte gezeigt werden, dass konjungierte (oligomere) Verbindungen eine elektronische Wechselwirkung (IVCT) aufweisen, während aliphatische Rückgrade eine Wechselwirkung zwischen Ferrocen / Ferrocenium (polyvinylferrocenbasierte Materialien) verhindern und nur ein LMCT Übergang (Ligand zu Metall Charge-Transfer) beobachtet werden kann.

Conducting polymers find variety of application in many areas in microelectronics. PPY and PT are among the most extensively studied intrinsically conducting polymers. The problem of poor adhesion of the electrochemically deposited conducting polymers was the main focus of this work. This easy peeling of the PPY layer from the oxide substrate was circumvented by design of novel adhesion promoters, which compatibilise the two incompatible surfaces- the polymer film and the oxide substrate. The first part of the research was focused on the synthesis of different classes of adhesion promoters. These monomers were based on monoheterocyclic derivative of 3-substituted pyrrole and a tricyclic derivative of 2,5-dithienylpyrrole. The synthesized monomers were bifunctional with a specified and defined task for each group. Pyrrole based monomers, 3-phenyl N-alkyl pyrrolyl phosphonic acids referred as C10PhP and C12PhP and the monomers based on 2,5-dithienylpyrrole were synthesized with different anchoring groups namely, -Si(OMe)3 and-PO3H2 and spacer groups (n= 4, 6, 10, 12, benzyl). SNSnP for [(2,5-dithiophen-2-yl-pyrrol-1-yl)-dodecyl]-phosphonic acid, SNSnTMS for [(2,5-dithiophen-2-yl-pyrrol-1-yl)-alkyl]-trimethoxysilane and ArP for 4-(2,5-di-thiophen-2-yl-pyrrol-1-yl)-1-yl)-benzyl]-phosphonic acid was used as acronym for further references. The adsorption and self-organisation process as well as the surface reactions of these adhesion promoters on different oxide surfaces have been investigated. The aim was to graft conducting polymer layers covalently on modified metal oxide surfaces. This novel molecule has the self-assembling property and can bind to the surface via acid-base interactions with the oxide surface. The pre-treated oxide substrates were modified by self-assembling technique from solution. Static contact angle gave the first indication of a successful adsorption. The kinetics of adsorption was monitored by Surface Plasmon Resonance Spectroscopy (SPR), Angle-Resolved X-Ray Photoelectron Spectroscopy (AR-XPS) confirms that the molecules are standing with the phosphonic acid group present in the inner part of the self-assembled monolayer (SAM), and the 2,5-dithienylpyrrole group is free on the top for further surface reactions. Such self-assembling molecules can find applications in grafting conducting polymer layers on metal oxide surfaces. The grafting process of conducting polymer was done either chemically or electrochemically with additional monomer. Thickness and morphology of the polymer films were studied by AFM and SEM. The film thickness could be adjusted between several hundreds of nanometer by varying the polymerization conditions. The tape-test confirms the strong adhesive bonding of the polymer to the modified substrate. Besides PPY, Poly(SNS) and Poly(SNSnP) were studied for their properties. The optical properties of Poly(SNS) were studied by UV-Vis spectroscopy. Electrochemically deposited polymer films of (Poly(SNS), Poly(SNSnTMS), Poly(ArP) and Poly(SNSnP)) was investigated by UV-Vis spectroscopy, XPS, grazing-angle FTIR spectroscopy, four-point conductivity and I-V and luminance - voltage characteristics. Grazing-angle FT-IR of the homopolymer, poly(SNSnP) showed interesting results. We observed the peaks due to P-OH at 1111 cm-1 indicating that the phosphonic acid is free on the top. This can find application as ion sensor because phosphonates are known to be good chelating agents. Comparison of the EIS and four-point conductivity measurements for the homopolymers of SNSnP and Poly(SNS) indicated a drop in the conductivity in case of substituted hompolymers. Poly(SNSnP) based LED device give white emission. EL spectra show broad bands, which cover the entire spectrum. They can be studied further for the development of light emitting diodes of different colours.

Two different catalysts (bis[N-(3-tert-butylsalicylidene)-pentafluoroanilinato] titanium (IV) dichloride and [1-(8-quinolyl)indenyl] chromium (III) dichloride catalysts) activated with aluminoxane based co-catalysts (MAO, PMAO, MMAO12 and MMAO3A) have been evaluated in the polymerisation of ethylene leading to UHMWPE having a reduced number of entanglements between the chains. The effect of a co-catalyst modifier (BHT) on the catalytic systems and the resulting polymers is also addressed. Both catalysts are capable to promote the synthesis of UHMWPE having a reduced amount of entanglements in the conditions used. Uniaxial solid-state deformation of UHMWPE samples of different molar masses have been evaluated and related with the entanglement state of the polymers synthesised. A clear relationship between some mechanical properties and the molar mass/entanglement density of the polymers synthesised has been found.

The increasing demand for energy in combination with a greater awareness for our environmental impact have encouraged the development of sustainable energy sources, including materials for energy storage. Latent heat thermal energy storage by the use of phase change material (PCM) have become an area of great interest. It is a reliable and efficient way to reduce energy consumption. PCMs store and release latent heat, which means that the material can absorb the excess of heat energy, save it and release it when needed. By introducing soy wax as a biobased PCM and apply it on textile, one can achieve a thermoregulation material to be used in buildings and smart textiles. By replacing the present most used PCM, paraffin, with soy wax one cannot only decrease the use of fossil fuel, but also achieve a less flammable material. The performance of soy wax PCM applied on a textile fabric have not yet been investigated but can be a step towards a more sustainable energy consumption. The soy wax may also broaden the application for PCM due to its low flammability. The aim is to develop an environmental friendly latent heat thermal energy storage material to be used within numerous application fields.