Synthese amphiphiler Blockcopolymere über kontrollierte und lebende Polymerisationen zur Herstellung Stimuli-responsiver und vernetzbarer Membranen

Abstract

Die voranschreitende Knappheit von sauberem Trinkwasser fordert neben regulatorischen Neuerungen auch technische Innovationen. Eine Möglichkeit ist es, die Aufbereitung von Brauchwasser energetisch zu optimieren, wobei der Einsatz von Membrantechnologie vielversprechend ist. Unter den mannigfaltigen Möglichkeiten eine Membran herzustellen, zeichnen sich Polymermembranen unter anderem durch ihre Modifizierbarkeit und Kostenvorteile aus. Gleichzeitig aber sind diese polymeren Membranen vor allem in ihrer Beständigkeit gegenüber von Chemikalien, der Temperatur und mechanischem Stress im Gegensatz zu z. B. keramischen Alternativen hinsichtlich ihrer Stabilität unter Betriebsbedingungen zu Filtration im Nachteil. In dieser Arbeit wird die Vernetzung von fertigen Polymermembranen als mögliche Lösung dieser Problematik untersucht. Dabei wird sowohl die Verwendung von gezielt gesetzten Vernetzungspunkten als auch die Eröffnung einer Kettenreaktion in der Membranmatrix in Betracht gezogen. Weiterhin könnte die Entwicklung von Stimuli-responsiven Membranen zu einer weiteren Einsparung an Operationskosten oder einer Erweiterung des Einsatzfeldes führen. Daher wird ein neuartiges Blockcopolymer als Alternative zum weit verbreiteten Poly(N-isopropylacrylamid) vorgestellt.

The increasing scarcity of potable water needs to be addressed not only by regulatory means, but also with technical innovations. One avenue of progress is the energetic optimization of water reuse, where membrane technology is a promising candidate. Out of the myriad possibilities to manufacture such membranes, polymers stand out because of their diversity and inexpensive fabrication process. At the same time this material suffers from poor chemical, mechanical and temperature resilience in regards to the operating conditions for filtration, when compared to alternatives e.g. ceramics. Within this work the utilization of post-processing in the form of cross- linking is explored to address these stability issues. In this process the utilization of single site cross- linking is investigated, as well as the option of a chain reaction separate from the polymer synthesis. Furthermore, the development of a stimuli-responsive membrane could lead to further operating cost reduction, or even open up new areas of use. Therefore, a new block copolymer is presented as alternative to the widely used poly(N-isopropyl acrylamide).