In the past decade there has been a growing interest in one-dimensional (1D) nanostructures, such as nanowires, nanotubes and nanorods, owing to their size-dependent optical and electronic properties and their potential application as building blocks, interconnects and functional components for assembling nanodevices. One of the ways to obtain such architectures is a template-directed synthesis which is practically a straightforward route to 1D nanostructures. In this approach, the template simply serves as a scaffold, within (or around) which a different material is generated in situ and shaped into a nanostructure with its morphology complementary to that of the template. It is generally accepted that template-directed synthesis provides a simple, high-throughput, and cost-effective procedure that also allows the complex topology present on the surface of a template to be duplicated in a single step. In the current work, utilization of the molecular bottle brushes as templates is proposed for the fabrication of conductive nanorods. Their non-spherical macromolecular geometries and lengths up to a few hundred nanometers allow the application of these structures in nanowire synthesis. The variety of molecular bottle brush architectures and their composition enables the adjustment of appropriate conditions for the preparation of conductive materials. Moreover, the ability of the brushes to assemble on a surface under certain conditions provides their usage as building blocks for the preparation of complex conductive networks. Here, the preparation, characterization, and applications of molecular bottle brushes are discussed. Two main goals were pursued. First, to deepen the knowledge in the synthesis of molecular bottle brushes, and to investigate their behavior on the surface. Second, to explore the application of the brushes as templates or building blocks for the formation of conductive nanowires. For the purpose, new ways of molecular brush synthesis by using the “grafting to” approach had to be developed. It was found that the reaction of nucleophilic addition based on pentofluorophenol chemistry and a coupling “click chemistry” reaction can be used to fabricate molecular brushes. Both methods showed efficient results and demonstrated high reactivity of the backbone with the end groups of the side chains. The “click chemistry” approach, however, demonstrated better results considering higher thicknesses of the brushes and, therefore, higher grafting density of the side chains. The “grafting to” together with the “grafting from” methods are very powerful synthetic tools, which can be used in the fabrication of any desired molecular bottle brush architectures. Additionally, complexation of oppositely charged bottle polymer brushes at a single-molecule level using AFM and CryoTEM was experimentally investigated. It was found that polyelectrolyte complexes have “scrambled-egg” morphology, where oppositely charged polymer chains are not oriented parallel to each other but cross each other. Furthermore, molecular bottle brushes were used as templates for the preparation of conductive nanowires. Three approaches for their fabrication were tested. It was found that brushes could easily be covered with various conductive materials, for example conductive polymers or metals. It was showed that for very small, tiny objects as molecular bottle brushes, one can use FIB in order to build up electrodes at its ends. The electrodes could be sputtered with an accuracy of 500 nm and further be used in the determination of the conductivity. The molecular bottle brushes covered with palladium showed the resistance of 50 MΩ, which, regarding the size of the brush, corresponds to a conductivity of one single molecule being ~1 S*cm-1. The obtained conductivity data were in good correlation with the data found in literature. We believe that the molecular bottle brushes have high potential applicability for the building of complex conductive networks. Future refinement of the synthetic methods, combined with improvements in structuring and positioning of objects at the nanoscale, could lead to their implementation in the construction of high-performance electronic devices.

Die Modifizierung von Carbon Black Partikeln und multi-walled Carbon Nanotubes mit Poly(vinylformamid-co-vinylamin) wurde in Abhängigkeit vom pH-Wert untersucht, um primäre Aminogruppen auf die Oberfläche der Kohlenstoffspezies einzuführen. Mit einer anschließenden Pfropfreaktion der Aminogruppen tragenden Nanotubes mit Maleinsäureanhydrid-Copolymeren sind eine Vereinzelung und ein Stabilisieren der der Carbon Nanotubes möglich. Durch eine Auswahl an Maleinsäureanhydrid-Copolymeren war nach einer Funktionalisierung der mit PVFA-co-PVAm beschichteten Carbon Nanotubes die Änderung der Oberflächeneigenschatften von hydrophil bis hin zu ultrahydrophob möglich. Die Charakterisierung der Partikel und Nanotubes erfolgte mit Hilfe der Elementaranalyse, BET-Untersuchungen, XPS, Kontaktwinkelmessungen, TGA-Untersuchungen, elektrokinetischer Messungen und REM-Aufnahmen.

The Thesis describe my studies based on self-assembly and co-assembly of block copolymer micelles that I conducted at the Department of Physical and Macro- molecular Chemistry at the Charles University, Prague in the research group of my supervisor, Prof. Dr. Karel Procházka, DrSc. The Thesis based on my publications and consists of four parts. Here I studied the formation of polymeric nanoparticles in aqueous solutions formed by polyelectrolytes with hydrophobic backbones by a combination of several experimental methods. The achieved results enabled me to explain the structure and properties of studied self- and co-assembled nanoparticles and to outline the decisive trends of their behavior. The spontaneous formation, sol- ubility and stability of complex nanoparticles depend not only on the electrostatic attractive forces but also on the hydrophobic effects. As the enthalpy-to-entropy interplay is very complex, a number of external factors such as temperature, pH, salinity and concentration affect the assembling process and structure of formed nanoparticles. 1

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in wässrigen Lösungen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde der Einfluss verschiedener anorganischer Salze und Polyelektrolyte auf die Struktur des Wassers mit Hilfe Isothermer Mikrotitrationskalorimetrie (ITC) erforscht. Die Verdünnungswärme der Salze wurde als Maß für die Fähigkeit der Ionen, die geordnete Struktur des Wassers zu stabilisieren oder zu zerstören, verwendet. Die Verdünnungswärmen konnten auf Hofmeister Effekte zurückgeführt werden. Im Anschluss daran wurde die Bindung von Ca2+ an Natrium- Poly(acrylsäure) (NaPAA) untersucht. Mit Hilfe von ITC und einer Ca2+- selektiven Elektrode wurde die Reaktionsenthalpie und Bindungsisotherme gemessen. Es wurde gezeigt, dass die Binding von Ca2+ - Ionen an NaPAA stark endotherm und daher entropiegetrieben ist. Anschließend wurde die Bindung von Ca2+ an die eindimensionale Polymerkette mit der an ein Lipidvesikel mit denselben funktioniellen Gruppen verglichen. Es wurde beobachtet, dass die Ionenbindung –wie auch im Fall des Polymers- endotherm ist. Ein Vergleich der Ca2+- Bindung an die Lipidmembran mit der an das Polymer konnte zeigen, dass das Ion schwächer an die Membran bindet. Im Zusammenhang mit diesen Experimenten wurde auch beobachtet, dass Ca2+ nicht nur an geladene, sondern auch an zwitterionische Lipidvesikel bindet. Schließlich wurde die Wechselwirkung zweier Salze, KCl and NaCl, mit einem neutralen Polymergel, PNIPAAM, und dem geladenen Polymer PAA untersucht. Mit Hilfe von Kalorimetrie und einer kaliumselektiven Elektrode wurde beobachtet, dass die Ionen mit beiden Polymeren wechselwirken, unabhängig davon, ob diese Ladungen tragen, oder nicht. / The goal of this work was to study the binding of ions to polymers and lipid bilayer membranes in aqueous solutions. In the first part of this work, the influence of various inorganic salts and polyelectrolytes on the structure of water was studied using Isothermal Titration Calorimetry (ITC). The heat of dilution of the salts was used as a scale of water structure making and breaking of the ions. The heats of dilution could be attributed to the Hofmeister Series. Following this, the binding of Ca2+ to poly(sodium acrylate) (NaPAA) was studied. ITC and a Ca2+ Ion Selective Electrode were used to measure the reaction enthalpy and binding isotherm. Binding of Ca2+ ions to PAA, was found to be highly endothermic and therefore solely driven by entropy. We then compared the binding of ions to the one-dimensional PAA polymer chain to the binding to lipid vesicles with the same functional groups. As for the polymer, Ca2+ binding was found to be endothermic. Binding of calcium to the lipid bilayer was found to be weaker than to the polymer. In the context of these experiments, it was shown that Ca2+ not only binds to charged but also to zwitterionic lipid vesicles. Finally, we studied the interaction of two salts, KCl and NaCl, to a neutral polymer gel, PNIPAAM, and to the ionic polymer PAA. Combining calorimetry and a potassium selective electrode we observed that the ions interact with both polymers, whether containing charges or not.

Multidimensional characterization of polyelectrolytes and interpolyelectrolyte complexes in aqueous solutions Abstract: This PhD thesis is dedicated to the study of polyelectrolytes and their self-assembly in aqueous solutions. The morphology and ionization state of individual polymer chains were investigated as well as their co-assembly with oppositely charged species. First, the charge regulation of short and long weak polyelectrolytes in aqueous solution was investigated to deeper understand their pH-responsive properties. The changes of ionization degree and charge of oligopeptides composed of 5 amino acids with acid side-chains and 5 with basic side chains were followed upon varying the pH in order to reveal the effect of interactions between the like-charged and oppositely charged groups. It was shown that intra-molecular electrostatic interactions and conformational flexibility caused the suppression of the total charge and enhancement of ionization of the peptides. To get an insight into the distribution of local H+ concentration in the proximity of a polyelectrolyte chain, a modified polyelectrolyte structure was used with a fluorescent pH- indicator, covalently attached at the end of the chain. Ionization of the pH-responsive fluorophore revealed its effective pK which was compared with the local...

Highly proton conducting polymers for operation in hydrogen/oxygen proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) provide often a poor mechanical strength due to high water contents. To strengthen the conducting polymers, blends with different ratios of partially fluorinated sulfonic acid graft and diblock copolymers with perfluorinated polymers were prepared. To analyze the effect of the different quantities of the compounds, with regard to water sorption and proton conducting properties, membranes were prepared by dissolving the components and drop casting. Partially sulfonated poly([vinylidene difluoride-co-chlorotrifluoroethylene]-g-styrene) (P(VDF-co-CTFE)-g-SPS) was blended with polyvinylidene difluoride (PVDF), decreasing the ion exchange capacity (IEC). The blended polymers absorbed less water. However, the by AC impedance spectroscopy determined proton conductivity stayed stable or increased slightly. The effective proton mobility remained constant. Partially sulfonated poly([vinylidene difluoride-co-hexafluoropropylene]-b-styrene) (P(VDF-co-HFP)-b-SPS) with two different PS-block lengths were blended with different amounts of poly(vinylidene difluoride-co-hexafluoropropylene) (P(VDF-co-HFP)). In that case, the polymers absorbed less water and the proton conductivity decreased stepwise by adding more than 20 wt% P(VDF-co-HFP). The results indicate that a blending of P(VDF-co-CTFE)-g-SPS with PVDF inhibits swelling without having an effect on the proton conductivity, though water sorption and IEC are reduced.

Highly proton conducting polymers for operation in hydrogen/oxygen proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) provide often a poor mechanical strength due to high water contents. To strengthen the conducting polymers, blends with different ratios of partially fluorinated sulfonic acid graft and diblock copolymers with perfluorinated polymers were prepared. To analyze the effect of the different quantities of the compounds, with regard to water sorption and proton conducting properties, membranes were prepared by dissolving the components and drop casting. Partially sulfonated poly([vinylidene difluoride-co-chlorotrifluoroethylene]-g-styrene) (P(VDF-co-CTFE)-g-SPS) was blended with polyvinylidene difluoride (PVDF), decreasing the ion exchange capacity (IEC). The blended polymers absorbed less water. However, the by AC impedance spectroscopy determined proton conductivity stayed stable or increased slightly. The effective proton mobility remained constant. Partially sulfonated poly([vinylidene difluoride-co-hexafluoropropylene]-b-styrene) (P(VDF-co-HFP)-b-SPS) with two different PS-block lengths were blended with different amounts of poly(vinylidene difluoride-co-hexafluoropropylene) (P(VDF-co-HFP)). In that case, the polymers absorbed less water and the proton conductivity decreased stepwise by adding more than 20 wt% P(VDF-co-HFP). The results indicate that a blending of P(VDF-co-CTFE)-g-SPS with PVDF inhibits swelling without having an effect on the proton conductivity, though water sorption and IEC are reduced.:1 Introduction 2 Literature Review 2.1 Fuel Cells 2.1.1 Proton Exchange Membrane Fuel Cells 2.1.2 Other Types of Fuel Cells 2.2 Proton Conductivity 2.3 Proton Conducting Polymers 2.4 Impedance Spectroscopy 2.5 Polymers 2.6 Blending 2.7 Synthesis 2.7.1 Atom Transfer Radical Polymerization 2.7.2 Emulsion Polymerization 3 Results 3.1 Synthesis 3.1.1 Polyvinylidene Diuoride (PVDF) 3.1.2 Diblock Copolymers P(VDF-co-HFP)-b-SPS and Blends 3.1.3 Graft Copolymer P(VDF-co-HFP)-b-SPS Blends 3.2 Degree of Sulfonation 3.3 Ionomer Content 3.4 Ion Exchange Capacity 3.5 Water Content and Uptake 3.6 Proton Concentration 3.7 Watermolecules per Ionic Group 3.8 Proton Conductivity 3.9 Proton Mobility 4 Discussion & Conclusion 5 Experimental Part 5.1 Synthesis 5.1.1 Synthesis of PVDF 5.1.2 Synthesis of P(VDF-co-HFP)-b-PS 5.1.3 Sulfonation of the Polystyrene Block 5.2 Polymer Characterization 5.3 Membrane Preparation 5.4 Membrane Characterization Bibliography Appendix

Plasma-based surface modifications offer many interesting possibilities for the production of high value-added polymeric materials. In this work, different plasma-based synthetic concepts were employed to endow poly(ethylene terephthalate) (PET) fabrics with accessible amine functionalities. These concepts were compared to find out the appropriate engineering methods, which can be further accepted by textile industries to overcome the limited reactivity of PET fabric surfaces, while the bulk characteristics are kept unaffected. Amine functionalities were introduced onto the surface of PET fabrics using either low-pressure ammonia plasma treatment or coating oxygen plasma-treated PET fabric with cationic polyelectrolytes. Two different cationic polyelectrolytes were used in this study namely poly(diallyldimethylammonium chloride) as an example of strong polyelectrolytes and poly(vinyl amine-co-vinyl amide) as an example of weak polyelectrolytes. The modified surfaces were characterized by a combination of various surface-sensitive techniques such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electrokinetic measurements and time-dependent contact angle measurements. Furthermore, the amine functionalities introduced by different surface modifications were used for the subsequent immobilization of various classes of anionic dyes to evaluate the efficiency of different surface modifications. Color strength (K/S) and fastness measurements of colored fabrics were also explored. Their results can be taken as a measure of the extent of the interaction between different modified surfaces and anionic dyes. Finally, it was demonstrated that anchoring poly(vinyl amine-co-vinyl amide) layer onto PET fabric surfaces modified with low-pressure oxygen plasma is an efficient approach to improve coloration behavior and to overcome different problems related to PET fabrics coloration, such as coloration of PET/wool blend fabric with a single class of dyes. This is a crucial step towards the substrate independent surface coloration, which becomes dependent on the properties of the top layer rather than chemical structure of the fibers.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von funktionellen Magnetit-Nanokompositen durch Sprühtrocknung für die Anwendung in der Bioseparation. Dabei liegen die Schwerpunkte auf der Anwendung von Polyelektrolyten als Ionenaustauscher sowie auf der Nachhaltigkeit des Herstellungsprozesses. Basierend auf einem existierenden Herstellungsprozess wurde die Aufgabenstellung konkretisiert. Es wurden Möglichkeiten zur nachhaltigen Prozessgestaltung der Synthese von kationischen bzw. anionischen magnetischen Funktionspartikeln zur Proteinabtrennung vorgestellt. Als magnetische Komponente wurde Magnetit verwendet. Aufgrund seines pseudo-amphiphilen Charakters und seiner besonderen Eigenschaften in Bezug auf die Stabilisierung von Magnetit-Kolloiden wurde Polyvinylbutyral (Mowital B 30T) als Matrixpolymer bei der Sprühtrocknung benutzt. Für die nachhaltige Prozessgestaltung wurden Isopropanol und Tetrahydrofuran als Dichlormethan-Ersatz bei der Sprühtrocknung verwendet. Bei der Synthese kationischer Magnetic Beads wurden verzweigtes Polyethylenimin und lineares Poly(Allyamin) als Anionenaustauscher verwendet. Beide Polykationen sind schwache Polyelektrolyte mit Aminogruppen. Für die Verarbeitung der Polykationen als funktionelle Liganden in magnetischen Funktionspartikeln wurde zwei Herstellungsmethoden vorgestellt: eine Synthese ohne Oberflächenmodifizierung, wobei die mechanische und chemische Stabilität der Funktionspartikeln einzig von der chemischen Struktur der eingesetzten Materialien bzw. vom Matrixpolymer abhängt, und eine Synthese mit Oberflächenmodifizierung. Die Synthese mit Oberflächenmodifizierung ist gekennzeichnet durch die kovalente Bindung von Polyethylenimin bzw. Poly(Allyamin) an der Oberfläche der Funktionspartikeln (Polyvinylbutyral). Dafür wurde 1,1’-Carbonyldiimidazol als „zero length“-Crosslinker benutzt. Die nach beiden Methoden hergestellten Funktionspartikeln wurden charakterisiert, um ihre technische Eignung beurteilen zu können. Für die Charakterisierung der sorptiven Eigenschaften wurde unter anderem der Bowman-Birk Inhibitor (BBI) verwendet. Das Protein ist ein Sojaprodukt und für seine krebsvorbeugende Wirkung bekannt. Um die Selektivität der Abtrennung zu untersuchen, wurden BBI-Produkte mit unterschiedlichen Reinheitsgraden benutzt. Durch die zwei vorgestellten Methoden konnten kationische magnetische Funktionspartikeln erfolgreich hergestellt werden. Alle Funktionspartikeln sind superparamagnetisch, und der Medianwert ihrer Partikelgrößenverteilung liegt im einstelligen Mikrometerbereich. Aufgrund eines höheren Polykationanteils ist die Bindungskapazität der Funktionspartikeln ohne Oberflächenmodifizierung um den Faktor 2,4 größer als die BBI-Bindungskapazität der Funktionspartikeln mit Oberflächenmodifizierung (Qmax=322 mg/g). Das Fehlen eine feste Anbindung des funktionellen Liganden an den Funktionspartikeln ohne Oberflächenmodifizierung verleiht jedoch diesen eine sehr schlechte chemische Stabilität in Lösungen. Es wurde auch gezeigt, dass oberflächenmodifizierte Funktionspartikeln mit ähnlichen Eigenschaften durch den Einsatz von Dichlormethan bzw. Tetrahydrofuran als Lösungsmittelersatz während der Sprühtrocknung hergestellt werden können. Durch den Einsatz von mit Poly(allylamin) oberflächenmodifizierten Funktionspartikeln konnte BBI von technischen Sojamolken unterschiedlicher Reinheitsgrade erfolgreich abgetrennt werden. Anionische Magnetic Beads wurden mit Kationenaustauscherharz als funktionellem Ligand hergestellt. Dabei wurde Isopropanol als organisches Lösungsmittel während der Sprühtrocknung verwendet. Die Synthese wurde analog zur Synthese der kationischen Magnetic Beads ohne Oberflächenmodifizierung durchgeführt. Es wurde auch hier gezeigt, dass anionische magnetische Funktionspartikeln mit guten sorptiven Eigenschaften durch den Einsatz von Isopropanol als organisches Lösungsmittel hergestellt werden können. Die anionischen Funktionspartikeln besitzen im Vergleich zu Literaturwerten höhere Bindungskapazitäten (bis 280 mg/g; ermittelt mit Lysozym). Im letzten Kapitel wird der kritische Prozessschritt des Lösungsmittelaustausches behandelt. Nach dem Lösungsmittelaustausch sollten die Magnetitnanopartikeln in der organischen Phase stabil sein. Dies ermöglicht sowohl eine homogene Verteilung der Nanopartikeln in der Matrix als auch deren bessere Verkapselung während der Sprühtrocknung. Es wurde festgestellt, dass sich eine vollständige Abtrennung von Dichlormethan durch die angewendete Destillationsmethode nicht erreichen lässt. Anhand von zwei Modellsystemen — Rizinolsäure- und Ölsäure-beschichteten Magnetitnanopartikeln — und Lösungsmittelgemischen wurde die Stabilität von sterisch stabilisierten Magnetitpartikeln in binären Lösungsmittelgemischen untersucht. Der Fokus bei dieser Untersuchung lag auf der Untersuchung der Stabilität der beschichteten Magnetitnanopartikeln in einer möglichst Dichlormethan- bzw. Isooktan-freien organischen Phase. Als zweites Lösungsmittel (als Lösungsmittelersatz betrachtet) wurden neben Tetrahydrofuran und Isopropanol technisch verbreitete Lösungsmittel wie Isooktan und 1-Butanol eingesetzt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Anwendung der technischen Rizinolsäure bzw. Ölsäure einen zusätzlichen Einfluss auf die Stabilität der Magnetitpartikeln hat, da diese aus anderen Fettsäuren mit unterschiedlichen chemischen Strukturen bestehen. Die Diskrepanz zwischen der berechneten HANSEN-Distanzen und der Stabilität der Magnetitnanopartikeln mit reinen Fettsäuren lässt vermutet, dass die Zusammensetzung der Lösungsmittelgemische an der fest/flüssig-Grenzfläche anders ist als im freien Volumen. Ein Modell zur Beschreibung der Stabilität der Nanopartikeln, das auf einer Anreicherung des Ausgangslösungsmittels an der Grenzfläche basiert, wurde postuliert. Solange die Diffusion des zweiten Lösungsmittels in die Adsorptionsschicht nicht ausreichend genug ist, um die Löslichkeit der Fettsäureketten entscheidend zu reduzieren und somit einen Abfall der Abstoßungskräfte zwischen der Partikeln hervorzurufen, bleiben alle beschichteten Magnetitnanopartikeln stabil im Lösungsmittelgemisch. Dies ist der Fall für die mit der reinen Rizinolsäure beschichteten Magnetitnanopartikeln in allen verwendeten Lösungsmittelgemischen mit 0,5 Vol. % DCM in der kontinuierlichen Phase. Durch die vorgestellten Herstellungsmethoden wurde gezeigt, dass magnetische Funktionspartikeln sowohl mit festen partikelförmigen Ionenaustauschern als auch mit flüssigen schwachen Polyelektrolyten erfolgreich synthetisiert werden können. Eine nachhaltige Prozessgestaltung durch die Reduzierung der Dichlormethanmenge im Sprühtrocknungsprozess ist auch möglich. Für eine erfolgreiche industrielle Anwendung der Funktionspartikeln müssen aber ihre chemischen sowie mechanischen Eigenschaften deutlich verbessert werden. Dies könnte z.B. durch die Verwendung eines anderen Matrixpolymers oder durch die Entfernung von nicht gebundenen Bestandteilen durch gezielte Waschung der Funktionspartikeln erfolgen. Die Bindungskapazität sowie die Selektivität der oberflächenmodifizierten Funktionspartikeln sollte ebenfalls verbessert werden. Dafür wurde einen Ansatz durch die Quaternisierung der Aminogruppen präsentiert. Schließlich würde die Untersuchung der Stabilität der beschichteten Magnetitnanopartikeln in einphasigen reinen Lösungsmitteln nähere Erkenntnisse über das postulierte Modell der Anreicherung von Dichlormethan in der Adsorptionsschicht erbringen. Dabei könnte die Dichlormethanmenge durch mehrstufige Destillation bzw. Rektifikation beim Lösungsmittelaustausch entfernt werden. Eine vollständige Untersuchung dieses Effekts würde zusätzlich eine Antwort auf zahlreiche Fragestellungen der Kolloidchemie in Bezug auf das Stabilitätsverhalten von Pigmentdispersionen (Lacke) oder von beschichteten Nanopartikeln in Polymerlösungen erbringen.

Plasma-based surface modifications offer many interesting possibilities for the production of high value-added polymeric materials. In this work, different plasma-based synthetic concepts were employed to endow poly(ethylene terephthalate) (PET) fabrics with accessible amine functionalities. These concepts were compared to find out the appropriate engineering methods, which can be further accepted by textile industries to overcome the limited reactivity of PET fabric surfaces, while the bulk characteristics are kept unaffected. Amine functionalities were introduced onto the surface of PET fabrics using either low-pressure ammonia plasma treatment or coating oxygen plasma-treated PET fabric with cationic polyelectrolytes. Two different cationic polyelectrolytes were used in this study namely poly(diallyldimethylammonium chloride) as an example of strong polyelectrolytes and poly(vinyl amine-co-vinyl amide) as an example of weak polyelectrolytes. The modified surfaces were characterized by a combination of various surface-sensitive techniques such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electrokinetic measurements and time-dependent contact angle measurements. Furthermore, the amine functionalities introduced by different surface modifications were used for the subsequent immobilization of various classes of anionic dyes to evaluate the efficiency of different surface modifications. Color strength (K/S) and fastness measurements of colored fabrics were also explored. Their results can be taken as a measure of the extent of the interaction between different modified surfaces and anionic dyes. Finally, it was demonstrated that anchoring poly(vinyl amine-co-vinyl amide) layer onto PET fabric surfaces modified with low-pressure oxygen plasma is an efficient approach to improve coloration behavior and to overcome different problems related to PET fabrics coloration, such as coloration of PET/wool blend fabric with a single class of dyes. This is a crucial step towards the substrate independent surface coloration, which becomes dependent on the properties of the top layer rather than chemical structure of the fibers.