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1	Kinetik radikalischer Polymerisationen ionischer Monomere in wässriger Lösung: Spektroskopische Analyse und Modellierung / Kinetic of the Radical Polymerization of Ionic Monomers in Aqueous Solution: Spectroscopic Analysis and Modelling Drawe, Patrick 15 June 2016 (has links) Die Arbeit befasst sich grundlegend mit der radiaklischen Polymerisation von ionischen Monomeren in wässriger Lösung. Kinetische Koeffizienten dieser Polymerisationsreaktionen wurden durch Pulslaser-induzierte Polymerisationen in Verbindung mit Größenausschlusschromatographie (PLP–SEC), mit hoch zeitaufgelöster Nahinfrarot-Detektion nach Einzelpuls-(SP)-Anregung (SP–PLP–NIR) und mit hoch zeitaufgelöster Elektronenspinresonanzspektroskopie (SP–PLP–ESR) untersucht. Die Messungen wurden durch Simulationen mit dem Programmpaket Predici® unterstützt. Die Terminierungskinetik der radikalischen Polymerisation des wasserlöslichen nicht-ionischen Monomers N-Vinylformamid wurde in Substanz und in wässriger Lösung bei 40 bis 70 °C und bei 500 bis 2500 bar als Funktion des Umsatzes mit der SP–PLP–NIR-Technik bestimmt. Die Einflüsse von Terminierung, Transferreaktionen und Verbreiterungs-mechanismen auf die Bildung von PLP-Strukturen beliebiger Monomere im PLP–SEC-Experiment wurden grundlegend durch Predici®-Modellierung untersucht. Die Resultate geben Auskunft, unter welchen PLP-Bedingungen verlässliche auswertbare PLP-Strukturen erhalten wurden. So ist es erforderlich, dass 19 bis 92% der erzeugten Radikale zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsen terminieren. Da aufgrund der langsamen Terminierung (<19%) und intermolekularer oder intramolekularer Transferreaktionen die PLP–SEC-Methode für ionische Monomere oft nicht anwendbar ist, wurde der Geschwindigkeitskoeffizient der Propagation, kp, etwa von Trimethylaminoethylmethacrylat (TMAEMA) in D2O im Temperatur-intervall 30 bis 60 °C durch Anpassung von Umsatz-Zeit-Verläufen mit einem Predici®-Modell bestimmt. Eine Modell-unabhängige Bestimmung der Propagations- und Terminierungskinetik von TMAEMA unter identischen Bedingungen erfolgte durch Kombination der gekoppelten Parameter <kt>/kp und kp/<kt>0,5 aus SPPLPNIR-Messungen bzw. chemisch initiierten Experimenten. Trimethylaminoethylacrylat-(TMAEA)-Polymerisationen wurden bei 20 bis 84 °C mit Predici® modelliert. Dabei wurde die enorme Bedeutung der mid-chain Radikal (MCR)-Kinetik für die Polymerisationsrate ionischer Acrylate deutlich. Die Predici®-Modellierung von ionisierter Methacrylsäure (MAA) zeigte, dass die durch PLPSEC bestimmten literaturbekannten kp-Werte systematisch um einen Faktor zwei zu groß sind. Der Einfluss der Gegenionenkonzentration auf kp wurde für ionisierte MAA bei 30 bis 80 °C durch Anpassung von Umsatz-Zeit-Verläufen bestimmt. Der präexponentielle Faktor von kp nimmt mit steigender Gegenionen-konzentration zu, also bei Erhöhung der Monomerkonzentration und bei Salzzugabe. Die Terminierungskinetik von ionisierter MAA wurde mittels SP–PLP–NIR als Funktion des Umsatzes bei 1 bis 500 bar zwischen 20 und 80 °C untersucht. Untersuchungen der Polymerisationskinetik von ionisierter Acrylsäure (AA) durch NIR, SP–PLP–NIR, SP–PLP–ESR und 13C-NMR ergaben, dass alle Geschwindigkeitskoeffizienten von der Art und Konzentration der Gegenionen beeinflusst werden, wobei sie mit steigender Gegenionen-konzentration zunehmen, was auf die Bildung von Kontaktionenpaaren zurückgeführt werden kann. Die beteiligten Geschwindigkeitskoeffizienten bewirken einen hohen MCR-Anteil von etwa 98% bei 50 °C. Da trotz der hohen MCR-Konzentration die SPR-Konzentration für das Wachstum entscheidend ist (kps ≈ 103·kpt), führen geringe Verschiebungen des SPR-MCR-Gleichgewichts bei Variation der Reaktionsbedingungen zu großen Effekten in der Polymerisationsrate. Die in der vorgelegten Arbeit ermittelten kinetischen Koeffizienten erlauben die umfassende Simulation von Monomerumsatz-Zeit-Verläufen sowie von Molmassenverteilungen der polymeren Produkte für ionische Polymerisationen in wässriger Lösung bei weiter Variation der Monomerkonzentration, des Monomerumsatzes, der Art und Konzentration von Gegenionen sowie von Temperatur und Druck. 540 Kinetik (Polymerisation) radikalische Polymerisation vollständig ionisiert Modellierung Puls-Laser induzierte Polymerisationen kinetics (polym.) radical polymerization fully ionized propagation rate coefficient termination rate coefficient modelling pulse-laser induced polymerizations Chemie (PPN62138352X)
2	Investigations into the Propagation and Termination Kinetics of the Radical Polymerization of Polar Monomers in Aqueous Solution Schrooten, Jens 24 October 2012 (has links) Propagations- und Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten radikalischer Polymerisationen in wässriger Lösung wurden durch Pulslaser-induzierte Polymerisationen und durch chemisch initiierte Polymerisationen bestimmt. Pulslaser-induzierte Polymerisationen wurden von <i>N</i>,2‑Dimethylprop‑2‑enamid, <i>N</i>,<i>N</i>‑Dimethylprop‑2‑enamid, 2‑Methylprop‑2‑enamid und Prop‑2‑enamid durchgeführt. Anschließende Analyse der Produkte mittels Größenausschlusschromatographie ermöglichte die Bestimmung der Propagationsgeschwindigkeitskoeffizienten. Die beobachtete Änderung des Propagationsgeschwindigkeitskoeffizienten mit der Monomerkonzentration kann durch die Stärke, mit der innere Rotationen und Vibrationen im Übergangszustand des Propagationsschritts gehindert sind, erklärt werden. Die Abhängigkeit der Stärke der Hinderung von der Monomerkonzentration lässt sich zurückführen auf sich mit steigendem Monomeranteil verstärkende intermolekulare Wechselwirkungen der Übergangszustandsstruktur mit solvatisierenden Molekülen. Zur Bestimmung der Aktivierungsvolumina und der Arrhenius-Aktivierungsenergien der Propagation wurden Druck und Temperatur von Umgebungsdruck bis 2 000 bar beziehungsweise von 10 °C bis 80 °C variiert. Sowohl die Aktivierungsenergie als auch der Betrag des Aktivierungsvolumens sind im Fall von 2‑Methylprop‑2‑enamid größer verglichen mit <i>N</i>,<i>N</i>‑Dimethylprop‑2‑enamid. Diese Beobachtung kann dem Umstand, dass <i>N</i>,<i>N</i>‑Dimethylprop‑2‑enamid keine α‑Methylgruppe aufweist, zugeschrieben werden. Beide Aktivierungsparameter sind im Fall von <i>N</i>,2‑Dimethylprop‑2‑enamid denen des <i>N</i>,<i>N</i>‑Dimethylprop‑2‑enamid ähnlich. Dies ist unerwartet, da <i>N</i>,2‑Dimethylprop‑2‑enamid eine α‑Methylgruppe aufweist. Unterschiede zwischen beiden Monomeren hinsichtlich der Konformation der Kohlenstoff–Kohlenstoff-Doppelbindung relativ zur Kohlenstoff–Sauerstoff-Doppelbindung könnten diese Beobachtung erklären.<br> Zur Bestimmung von Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten wurde die Polymerisation durch einen einzelnen Laserpuls initiiert und der Monomer-zu-Polymer-Umsatz anschließend mittels zeitaufgelöster Nahinfrarotspektroskopie verfolgt. Die Zeitauflösung ist auf 0.33 μs verbessert worden. Wiederholte Einstrahlung von Laserpulsen in Kombination mit nahinfrarotspektroskopischer Analyse liefert Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten als Funktion des Grades des Monomerumsatzes. Untersuchungen der Terminierungskinetik von Prop‑2‑enamid, 2‑Methylprop‑2‑enamid, <i>N</i>,2‑Dimethylprop‑2‑enamid, <i>N</i>,<i>N</i>‑Dimethylprop‑2‑enamid und 1‑Vinylpyrrolidin‑2‑on wurden, aufgrund des besseren Signal-Rausch-Verhältnisses bei hohen Drücken, bei 2 000 bar durchgeführt. Weitere Messungen wurden im Fall der meisten Prop‑2‑enamide bei Drücken von 500 bar, 1 000 bar und 1 500 bar durchgeführt. Die dadurch erhaltenen Aktivierungsvolumina können zur Abschätzung des Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten bei Umgebungsdruck verwendet werden. Die Aktivierungsvolumina der Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten von <i>N</i>,2‑Dimethylprop‑2‑enamid und von Prop‑2‑enamid belaufen sich auf 12.4 cm<sup>3</sup>·mol<sup>−1</sup> beziehungsweise 14.3 cm<sup>3</sup>·mol<sup>−1</sup>. Das Aktivierungsvolumen im Fall von <i>N</i>,<i>N</i>‑Dimethylprop‑2‑enamid (4.9 cm<sup>3</sup>·mol<sup>−1</sup>) ist kleiner als erwartet. Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten von 1‑Vinylpyrrolidin‑2‑on konnten für einen großen Bereich der Anfangsmonomerkonzentration und des Grades des Monomerumsatzes erhalten werden. Diese Daten ermöglichen eine detaillierte Analyse der Parameter, die zur Beschreibung der Monomerumsatzabhängigkeit des Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten verwendet werden. Es wird angenommen, dass der Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizient innerhalb des untersuchten Monomerumsatzbereichs durch Segment-, Translations- und Reaktionsdiffusion kontrolliert ist.<br> Im Fall von <i>N</i>,<i>N</i>‑Dimethylprop‑2‑enamid und 1‑Vinylpyrrolidin‑2‑on wurden dynamische Viskositäten von Monomer–Wasser-Gemischen bei Umgebungsdruck bestimmt, um das Verständnis der Terminierungskinetik zu erleichtern. Für diese beiden Monomere wurde durch Pulslaser-induzierte Polymerisation eine große Anzahl von Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten in Abhängigkeit von der Anfangsmonomerkonzentration erhalten.<br> Zur Bestimmung des Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizienten von Prop‑2‑enamid in Abhängigkeit vom Monomerumsatz wurden chemisch initiierte Polymerisationen bei Umgebungsdruck durchgeführt. Die erhaltenen Werte stimmen gut mit Daten überein, die mit Hilfe von Pulslaser-induzierten Polymerisationen ermittelt wurden.<br> Untersuchungen der binären Copolymerisation von 1‑Vinylpyrrolidin‑2‑on und Natriumacrylat zeigten einen ausgeprägten Einbau von Natriumacrylat in das gebildete Copolymer. Dies wurde mittels Kernspinresonanzspektroskopie gemessen. Die Monomerreaktivitätsverhältnisse wurden mit Hilfe der Lewis–Mayo-Gleichung bestimmt. 540 Radical Polymerization Polymerization Kinetics Propagation Rate Coefficient Termination Rate Coefficient Monomer Reactivity Ratio Acrylamide Prop-2-enamide Dimethylacrylamide Dimethylprop-2-enamide N-Methylmethacrylamide Methacrylamide 2-Methylprop-2-enamide 1-Vinylpyrrolidin-2-one Sodium Acrylate Aqueous Solution Chemie (PPN62138352X)
3	Detailed Investigations into the Propagation and Termination Kinetics of Bulk Homo- and Copolymerization of (Meth)Acrylates / Detaillierte Untersuchungen der Wachstums- und Terminierungskinetik von (Meth)Acrylat Homo- und Copolymerisationen in Substanz Müller, Elena 28 April 2005 (has links) No description available. 540 Chemie Mathematics and Computer Science Polymerisationskinetik Wachstumsgeschwindigkeitskoeffizient Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizient Kettenlängenabhängigkeit SP-PLP-ESR Acrylate Methacrylate Copolymerisation Mid-Chain-Radikal polymerization kinetics propagation rate coefficient termination rate coefficient chain-length dependence SP-PLP-ESR acrylates methacrylates copolymerization mid-chain radical 35.25 35.80

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