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Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-05-07T12:26:10Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Brunno Conrado Bertolucci Tomé - 2018.pdf: 3728339 bytes, checksum: 8c1f81e78aecf70adcf906824026f800 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-05-07T13:02:22Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Brunno Conrado Bertolucci Tomé - 2018.pdf: 3728339 bytes, checksum: 8c1f81e78aecf70adcf906824026f800 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-07T13:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Brunno Conrado Bertolucci Tomé - 2018.pdf: 3728339 bytes, checksum: 8c1f81e78aecf70adcf906824026f800 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This report describes the fabrication of devices in poly(dimethyl)siloxane (PDMS) for colorimetric determination of ethanol in whisky. The devices were fabricated via 3D printing and used to perform colorimetric assays with image detection using a scanner. The PDMS devices were evaluated comparing the results obtained from the water aliquot scans by extracting the pixel intensities in the RGB channel, where there was no statistical difference for a confidence level of 0.05. The iron complexation reaction with 1,10-phenanthroline was also evaluated by comparing the results of two different devices. Ferrous ammonium sulphate solutions were used at concentrations of 0,1 to 10 mg.L -1 , where correlation curves were obtained from the pixels intensities extracted in the yellow channel. The obtained equations were used to estimate the concentration of a known iron solution of 8 mg.L -1 , obtaining a difference of 0.74% between the results of both devices. The oxidation reaction of ethanol with potassium dichromate was used to determine ethanol in samples of seized whiskeys by Federal Police. It was possible to determine ethanol in the range of 0% to 60% (v/v), using a gray color channel for the concentration range of 0% to 20% (v/v) with R 2 = 0.993, with a detection limit of 0,86% and quantification limit of 1.44% and the yellow color channel for the concentration range of 20% to 60% (v/v) with R 2 = 0.998. It was possible to determine the ethanol content in 66 samples of seized whiskeys. Where 53 samples were discriminated as falsified and 13 samples were not discriminated from original samples based on the ethanol content. / O presente trabalho descreve a fabricação de dispositivos em poli(dimetil)siloxano (PDMS) para determinação colorimétrica de etanol em uísques. Os dispositivos foram fabricados via impressão 3D e utilizados para a realização de ensaios colorimétricos com detecção por imagem a partir de um scanner de mesa. Os dispositivos de PDMS foram avaliados comparando os resultados obtidos de digitalizações de alíquotas de água extraindo as intensidades de pixel no canal RGB,onde não houve diferença estatística para um nível de confiança de 0,05. Foi avaliado também a reação de complexação do ferro com a 1,10 fenantrolina comparando os resultados de dois dispositivos diferentes. Foram utilizadas soluções sulfato ferroso amoniacal nas concentrações de 0,1 até 10 mg.L -1 , onde foram obtidas curvas de correlação para as intensidades de pixels extraídas no canal amarelo. As equações obtidas foram utilizadas para estimar a concentração de uma solução conhecida de ferro de 8 mg.L -1 , obtendo-se uma diferença de 0,74% entre os resultados dos dois dispositivos. A reação de oxidação de etanol com dicromato de potássio foi utilizada para determinar etanol em amostras de uísques apreendidos pela Polícia Federal. Foi possível determinar etanol na faixa de 0% a 60%(v/v) utilizando canal de cor cinza para a faixa de concentração de 0% a 20%(v/v) com R 2 =0,993, com um limite de detecção 0,86% de e limite de quantificação de 1,44% e o canal de cor amarelo para a faixa de concentração de 20% a 60%(v/v) com R 2 =0,998. Foi possível determinar o teor de etanol em 66 amostras de uísques apreendidos. Onde 53 amostras foram discriminadas como falsificadas, com 13 sendo classificadas como autênticas com base no teor de etanol.

Récemment, une nouvelle technique pour renforcer les élastomères acryliques non chargés a été développée. L'élastomère a été préparé par séquences de gonflement par du monomère acrylique et polymérisation radicalaire en faisant des réseaux interpénétrés. Le prétirement des chaines du premier réseau créent des liaisons sacrificielles qui améliorent de manière significative les propriétés mécaniques de l’élastomère sans modifier sa Tg. Il est donc intéressant d’étendre cette méthode à d’autres familles d’élastomères. Ainsi, dans cette étude, la stratégie des réseaux interpénétrés a été appliquée à deux matériaux intéressants. Premièrement, un élastomère silicone a été synthétisé en utilisant une polymérisation par polycondensation par réaction d'hydrosilylation qui est significativement différente de la polymérisation utilisée pour les réseaux acryliques. Les réseaux multiples ont été ensuite synthétisés en gonflant ce réseau avec des précurseurs de petite masse et un faible pourcentage de réticulant D4H. Ces réseaux multiples en silicone ont les propriétés d’un élastomère classique, avec une énergie de rupture améliorée d’environ 100%. Deuxièmement, des particules coeur-ecorce formés de copolymères dibloc amphiphiles de poly(acide acrylique)-b-poly(acrylate de n-butyle) ou PAA-b-PBA ont été synthétisés par auto-assemblage simultané par polymérisation RAFT et préparés sous la forme de films. Ensuite, les films ont été utilisés comme des charges polymères en poly (acrylate de butyle) en utilisant une technique de réseau interpénétrés multiples. Nous avons réussi pour la première fois à renforcer l'élastomère par des particules de latex. Grâce à cette stratégie d'interpénétration qui distribue des particules de latex de manière très homogène dans l’élastomère, les films interpénétrés montrent de bonnes caractéristiques mécaniques, une résistance à la fracture et une ténacité extrêmement élevées en utilisant moins de 1% de PAA vitreux et pas de réticulant ajouté dans la particule renforçante. / Recently, a new technique to reinforce unfilled acrylic elastomers has been established. The elastomer was prepared by sequential free radical polymerization and swelling of acrylic monomers making interpenetrated networks. By introducing sacrificial bonds, the elastomer had significantly enhanced mechanical properties without changing the Tg of the material. We extended this method to two different elastomeric system to probe its generality. First, a silicone elastomer was synthesized by using polycondensation polymerization via a hydrosilylation reaction which is significantly different from the free radical polymerization used for acrylic networks. The multiple networks were synthesized by sequential swelling and polymerization steps with low molecular weight preducrosrs and a small amount of D4H crosslinker. The resulting silicone multiple networks were fully elastic elastomer with a mechanical toughness improved by about 100%. Second, core-shell latexes made of amphiphilic diblock copolymers Poly(acrylic acid)-block-poly(butyl acrylate) or PAA-b-PBA were synthesized by RAFT polymerization induced self-assembly and prepared into thin films. Different types of core-shell latexes and crosslinked latexes were synthesized and characterized both in the aqueous state and in the dry film state. The films were then used as a polymeric filler to a poly(butyl acrylate) by using the interpenetrated network technique. We succeeded for the first time to reinforce elastomers by latex particles. Thanks to interpenetrated networks strategy which distributed homogenously latex particles though the entire material, the interpenetrated films show extremely enhanced mechanical characteristics, fracture energy and toughness by using less than 1 % of glassy PAA content and no crosslinker in the reinforcing particles.

Small and affordable CO2 sensors are in high demand for modern applications, such as smart buildings, smartphones, electrical cars or medicine. The thin-film bulk acoustic resonator (FBAR) presents a promising platform to fulfil these demands by functionalising its surface with materials that reversibly interact with CO2. In this thesis, aminopolysiloxane-coated FBARs are prepared and analysed regarding their CO2-sensing performance. It is found that they can reach high CO2 sensitivity with resolutions up to 50 ppm in a dynamic range between 400 ppm and 5000 ppm. It is also shown that common cross-sensitivities, such as changing humidity, can be separated from the CO2 signal. These are promising results on the way to develop a new generation of CO2 sensors. However, it is also found that the sensor sensitivity decreases over time. Analytical examinations show that the main degradation product in aminopolysiloxanes is urea, which forms preferrably in softer polymers and at temperatures above 80 °C. This degradation is found in all analysed compositions of aminopolysiloxanes that were aged for more than one year showing the stability limitations of this sensor concept.:1 Introduction 9 1.1 Motivation for new CO2 sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2 The FBAR as a high-potential sensor device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3 Content of this work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 Fundamentals 13 2.1 Gas Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.1 De_nition, History and Classi_cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.2 Gas sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.3 State-of-the-art CO2 sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2 FBAR Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.1 Acoustic resonator theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.2 The Mason Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2.3 Sensing theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2.4 Film resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.3 CO2-sensitive materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3.1 General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3.2 Classes of CO2 sorbents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.3 Suitabe materials for the functionalisation of the FBAR . . . . . . . . 35 3 Experimental details 37 3.1 FBAR designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1.1 Passive FBARs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1.2 Active FBARs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.2 Gas measurement setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.1 Passive FBARs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.2 Active FBARs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3 Development of the sensitive layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.1 Material choice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.2 Material preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.3.3 Deposition methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.3.4 Annealing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.4 Analytical techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.4.1 Fourier-transform infrared spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.4.2 Raman spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.4.3 X-ray photoelectron spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.4.4 Nuclear magnetic resonance spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.4.5 Acoustic measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4 Results and discussion 49 4.1 FBARs functionalised with ethyl cellulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.1.1 Acoustic characterisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.1.2 Humidity sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.1.3 Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6 Contents 4.2 FBARs with aminopolysiloxanes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.2.1 Acoustic characterisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.2.2 Humidity and CO2 sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.2.3 Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.3 Degradation mechanisms in aminopolysiloxanes . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.3.1 Stability evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.3.2 Analytical characterisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.3.3 Degradation hypothesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.4 CO2 sensing with an active FBAR array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.4.1 Presentation of the functionalised sensor chip . . . . . . . . . . . . . . 82 4.4.2 Sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.4.3 Selective Multigassensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5 Summary 93 6 Outlook 95 7 Appendix 97 7.1 Additional tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 7.2 Additional pictures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Bibliography 103

Organosilicon compounds, which are heavily utilized in personal care products, are typically present, sometimes in high concentrations in the influent of wastewater treatment facilities. During anaerobic sludge digestion, these compounds volatilize and enter the methane gas recovery stream. As the methane is combusted for energy cogeneration, these compounds become oxidized to microcrystalline silicon dioxide and cause damage and potential failure of expensive infrastructure. Adsorption and other catchment methods are typically utilized for removal of these volatilized compounds in order to mitigate their entrance into methane combustion systems. This research investigated the effect of phased anaerobic digestion, specifically acid-gas digestion, on the behavior of the volatilization of these organosilicon compounds, particularly octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and decamethylcyclopentasiloxane (D5) as these are the most abundant volatile silicone compounds present in sludge. A bench scale acid reactor anaerobic digester was operated at varying solids retention times and temperatures in order to quantify biogas effects generated in the downstream gas reactor, which was operated at a constant mesophilic conditions. Results of the research indicated that the addition of an acid reactor did not cause a change in behavior of the D4 and D5 siloxane volatilization in the downstream gas reactor. However, it was observed that hydrogen sulfide gas was decreased in the gas reactor when an acid reactor was utilized, which could permit decreased corrosivity of biogas recovery. Cumulative volatile solids reduction and gas reactor methane yield data did not indicate an enhancement due to utilization of acid-gas digestion. / Master of Science

Hydrophobic impregnations often referred to as water repellent agents, today mainly consisting of alkylalkoxysilanes, are often used on concrete to prolong the service life of the structure. This is accomplished by protecting the reinforcement bars from chlorides or by changing the moisture content inside. When the concrete is treated with a water repellent agent the properties of the surface layer becomes hydrophobic and thereby water droplets are stopped from entering, still allowing water vapour to pass through. This change can reduce chloride ingress and stop heavy rain from penetrating through the surface layer. This thesis presents results concerning how the properties of concrete are affected by a hydrophobic impregnation. Moisture transport and fixation in the surface layer of the concrete are studied as well as the secondary effects of more practical use such as the effect on chloride ingress, water absorption and humidity level. It also presents results on how the penetration depth and concentration of the water repellent agent (i) depend on a number of parameters, and (ii) affect the outcome of the treatment. Water repellent treatments on a number of different concrete structures in Stockholm, ranging from tunnel to high-rice building, are evaluated as well. The three most important factors for the penetration of any water repellent agent into concrete are time, porosity and degree of saturation. A semi-empirical equation is derived that gives an idea on how much these factors affect the efficient penetration depth of the water repellent agent. The depth and concentration have a major effect on the performance of the treatment. The moisture diffusion coefficient for a water repellent treated concrete is close to constant and not nearly as dependent on the relative humidity (RH) as for untreated concrete. Unlike untreated concrete, where capillary suction plays an important role for the moisture transport at high RH, the vapour transport is the dominant transport mechanism even at high RH for water repellent treated concrete. The moisture fixation is affected by a water repellent treatment and the effect is clearest at high moisture levels. The main reason for this is that the capillary porosity is affected by the treatment to a relatively high degree while the gel porosity to a large extent remains unaffected. A hypothesis is presented which suggests that the RH inside the concrete at the time of the treatment affects not only the depth and concentration but also in which range of pore radii the water repellent agent is present and active. The durability of hydrophobic impregnations can be divided into surface effects and in depth effects. The first is sensitive to the environmental and mechanical loadings and normally disappears within a year while the later can be long lasting if a sufficient depth is reached. Hydrophobic impregnations are not the answer to all problems in concrete related to moisture, but if correctly used it can prolong the service life of the structure which will lead to savings of natural resources and thus both economical and environmental savings for the community. / Vattenavvisande impregneringsmedel, som i dagsläget till största del består av alkylalkoxysilaner, används ofta på betong för att förlänga livslängden på konstruktionen. Detta syfte uppnås genom att armeringen skyddas mot klorider eller att fukthalten inuti betongen sänks. När betongen impregneras ändras ytskiktets fuktmekaniska egenskaper från hydrofila till hydrofoba vilket gör att vattendroppar kan stoppas medan vattenånga tillåts passera. Dessa förändrade egenskaper kan medföra att kloridinträngningen minskar och att kraftiga regn inte tränger genom det impregnerade skiktet. Denna avhandling presenterar resultat om hur betongen påverkas av en vattenavvisande impregnering. Fukttransport och fuktfixering i betongens ytskikt har undersökts men även sekundära effekter som kloridinträngning, vattenabsorption och förändring i fuktinnehåll vilka alla är av större praktisk nytta. Avhandlingen presenterar också resultat om vilka faktorer som påverkar impregneringens inträngningsdjup och koncentration samt vilken betydelse dessa har för funktionen. För att utvärdera impregneringars effekt i olika miljöer har ett stort antal objekt i Stockholm undersökts, innefattande olika konstruktioner från en tunnel till höghus. Impregneringens inträngningsdjup och koncentration har en avgörande betydelse för dess funktion. De tre viktigaste faktorerna för alla impregneringsmedels inträngning i betong är tid, porositet och fuktnivå. En semiempirisk ekvation har tagits fram där det framgår hur dessa tre faktorer påverkar det slutliga inträngningsdjupet för impregneringen. Till skillnad från obehandlad betong är transportkoefficienten för en impregnerad betong nästan oberoende av den relativa fuktigheten (RF) i omgivningen. Vid höga RF, där största delen av fukttransporten i obehandlad betong sker på grund av kapillärkrafter, är ångtransporten fortfarande den dominerande transportmekanismen i impregnerad betong. Fuktfixeringen i betong påverkas av en impregnering och effekten är störst vid höga RF. Det är dock tydligt att en viss mängd fukt finns inuti den impregnerade betongen. Detta kan förklaras med att största delen av kapillärporerna påverkas av impregneringen medan gelporerna förblir obehandlade. Resultaten indikerar också att fuktnivån vid impregneringstillfället avgör vilken del av porsystemet som kan behandlas och inte bara koncentrationen och inträngningsdjupet. Långtidsegenskaperna hos impregneringen kan delas upp i yt- och djupeffekt. Effekten på ytan avtar normalt sett inom ett år på grund av damm och partiklar, UV-ljus, slitage mm. Djupeffekten påverkas däremot inte av dessa faktorer och kan finnas kvar i decennier. Vattenavvisande impregneringar är inte lösningen på alla fuktrelaterade problem i betong, men om de används på rätt sätt så kan det förlänga livslängden på många konstruktioner. Detta leder till ett bättre hushållande med naturresurser och därmed både ekonomiska och miljömässiga besparingar för samhället. / QC20100715

Poly(dimethylsiloxan) (PDMS) ist ein wichtiges Polymer, das zunehmend in der Mikroelektronik aufgrund seiner hervorragenden Elastizität und thermischen Stabilität Verwendung findet. Ein limitierender Faktor für den Einsatz von PDMS ist aufgrund des Fehlens von reaktiven Gruppen und der niedrigen freien Oberflächenenergie seine geringe Adhäsion zu anderen Materialien. Zur Erhöhung der Adhäsion ist deshalb die Einführung von polaren, funktionellen Gruppen notwendig. Hier lag die Motivation der vorliegenden Arbeit, die sich eine gezielte Funktionalisierung von PDMS-Oberflächen als Aufgabe gesetzt hatte. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine Verbesserung der Adhäsion zu einem fotostrukturierbaren Epoxidharz mittels der Sauerstoff- und Ammoniakplasmabehandlung angestrebt. In beiden Fällen führte die Plasmabehandlung zu der Einführung von unterschiedlichsten funktionellen Gruppen auf die Oberfläche und zu einer Verbesserung des Benetzungsverhaltens gegenüber Wasser. Zudem wurden Haftfestigkeiten erzielt, die um ein Vielfaches höher waren als jene zwischen Epoxidharz und einer unbehandelten PDMS-Oberfläche. Jedoch waren die hydrophilen Eigenschaften nach der Plasmabehandlung während der Lagerung an Luft zeitlich begrenzt, die PDMS-Oberfläche kehrt innerhalb kurzer Zeit in den einst hydrophoben Ausgangszustand zurück. Der Alterungsvorgang wird als „Hydrophobic Recovery“ bezeichnet und ist bei PDMS-Oberflächen, die höheren Plasmaleistungen und Behandlungszeiten ausgesetzt wurden, besonders auffällig. Die Vermeidung dieser Problematik war der Ausgangspunkt für den zweiten Teil der Arbeit. Auf der Grundlage der über die Plasmabehandlungen erzeugten funktionellen Gruppen wurden neue Konzepte für eine kovalente Anbindung von verschiedenen funktionellen Homo- und Copolymeren über die „Grafting to“-Technik entwickelt. Neben der Erhöhung der Adhäsion zu dem Epoxidharz war es möglich, das Benetzungsverhalten gegenüber Wasser durch die Unterbindung der „Hydrophobic Recovery“ zu stabilisieren. Des Weiteren gelang es, durch die Wahl der funktionellen Polymere, die PDMS-Oberfläche gezielt mit gewünschten Eigenschaften auszustatten. Somit ist der Einsatz der polymermodifizierten Oberflächen, außer in der Mikroelektronik, auch auf andere Anwendungen, wie der Biomedizin, der Mikrofluidik oder der Softlithografie übertragbar, in denen eine beständige, definierte Oberflächenfunktionalisierung ein wichtiges Kriterium darstellt.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:30:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Fernanda_Barbosa_Leal.pdf: 806160 bytes, checksum: 37717162c453100433c520a8c9d199ef (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / The aim of this study was synthesize, characterize and photopolymerize an alternative monomers for use in dentistry. Three siloxane-oxirane monomers were synthesized and the products conversion was followed by Fourier-transform infrared spectroscopy. The products obtained were characterized by 1H and 13C NMR and evaluated for viscosity and refractive index. The polymerization was evaluated by formulating of two experimental photoinitiation systems wich varied for the presence of 1,2 ethanediol. A ternary system with camphorquinone (CQ), ethyl 4-dimethylaminobenzoate (EDAB) and diphenyliodonium hexafluorphosphate (DPI) was used as control. The degree of conversion was accessed by FTIR and DSC-PCA. The NMR confirmed the synthesis success with 75, 87 and 55% yield for the monomers synthesized. Moreover, the presence of 1,2 ethanediol increase the degree conversion of the siloxane-oxirane monomers. This study showed simple and effective way to synthesize siloxane-oxirane monomers with a high potential for application in dental materials / O objetivo deste estudo foi sintetizar, caracterizar e fotopolimerizar monômeros alternativos para aplicação em Odontologia. Três monômeros siloxano-oxiranos foram sintetizados e a conversão de produtos foi acompanhada por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier. Os produtos obtidos foram caracterizados por 1H e 13C RMN e avaliados quanto à viscosidade e índice de refração. Para investigar a polimerização, dois sistemas experimentais de fotoiniciação foram formulados, variando quanto à presença de 1,2 etanodiol. Um sistema ternário composto por canforoquinona (CQ), 4-dimetilaminobenzoato (EDAB) e difeniliodonio hexafluorfostato (DPI) foi utilizado como controle. O grau de conversão foi obtido por FTIR e DSC-PCA. As análises de RMN confirmaram a obtenção dos produtos com 75, 87 e 55% de rendimento. Além disso, a presença de 1,2 etanodiol aumentou o grau de conversão dos monômeros siloxano-oxiranos. Este estudo demonstrou um método simples e eficaz para sintetizar monômeros siloxano-oxiranos com grande potencial para aplicação em materiais dentários

Poly(dimethylsiloxan) (PDMS) ist ein wichtiges Polymer, das zunehmend in der Mikroelektronik aufgrund seiner hervorragenden Elastizität und thermischen Stabilität Verwendung findet. Ein limitierender Faktor für den Einsatz von PDMS ist aufgrund des Fehlens von reaktiven Gruppen und der niedrigen freien Oberflächenenergie seine geringe Adhäsion zu anderen Materialien. Zur Erhöhung der Adhäsion ist deshalb die Einführung von polaren, funktionellen Gruppen notwendig. Hier lag die Motivation der vorliegenden Arbeit, die sich eine gezielte Funktionalisierung von PDMS-Oberflächen als Aufgabe gesetzt hatte. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine Verbesserung der Adhäsion zu einem fotostrukturierbaren Epoxidharz mittels der Sauerstoff- und Ammoniakplasmabehandlung angestrebt. In beiden Fällen führte die Plasmabehandlung zu der Einführung von unterschiedlichsten funktionellen Gruppen auf die Oberfläche und zu einer Verbesserung des Benetzungsverhaltens gegenüber Wasser. Zudem wurden Haftfestigkeiten erzielt, die um ein Vielfaches höher waren als jene zwischen Epoxidharz und einer unbehandelten PDMS-Oberfläche. Jedoch waren die hydrophilen Eigenschaften nach der Plasmabehandlung während der Lagerung an Luft zeitlich begrenzt, die PDMS-Oberfläche kehrt innerhalb kurzer Zeit in den einst hydrophoben Ausgangszustand zurück. Der Alterungsvorgang wird als „Hydrophobic Recovery“ bezeichnet und ist bei PDMS-Oberflächen, die höheren Plasmaleistungen und Behandlungszeiten ausgesetzt wurden, besonders auffällig. Die Vermeidung dieser Problematik war der Ausgangspunkt für den zweiten Teil der Arbeit. Auf der Grundlage der über die Plasmabehandlungen erzeugten funktionellen Gruppen wurden neue Konzepte für eine kovalente Anbindung von verschiedenen funktionellen Homo- und Copolymeren über die „Grafting to“-Technik entwickelt. Neben der Erhöhung der Adhäsion zu dem Epoxidharz war es möglich, das Benetzungsverhalten gegenüber Wasser durch die Unterbindung der „Hydrophobic Recovery“ zu stabilisieren. Des Weiteren gelang es, durch die Wahl der funktionellen Polymere, die PDMS-Oberfläche gezielt mit gewünschten Eigenschaften auszustatten. Somit ist der Einsatz der polymermodifizierten Oberflächen, außer in der Mikroelektronik, auch auf andere Anwendungen, wie der Biomedizin, der Mikrofluidik oder der Softlithografie übertragbar, in denen eine beständige, definierte Oberflächenfunktionalisierung ein wichtiges Kriterium darstellt.

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