Microgels  polyelectrolytes

Kleinen, Jochen; Richtering, Walter

doi:4121

Microgels polyelectrolytes = Mikrogele & Polyelektrolyte

Kleinen, Jochen (Author)

2012

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jochen Kleinen

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2012

UmfangXIV, 196 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Richtering, Walter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-01-09

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-41215
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/82820/files/4121.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Kontrollierte Wirkstofffreisetzung (Genormte SW) ; Kern-Schale-Struktur (Genormte SW) ; Mikrogel (Genormte SW) ; Polyelektrolyt (Genormte SW) ; Chemie (frei) ; Kern Schale Partikel (frei) ; PNiPAM (frei) ; controlled release (frei) ; core shell particles (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Die Bildung von Komplexen aus gegenteilig geladenen Polyelektrolyten ist seit langem bekannt. Polyelektrolyte werden als Flockungsmitel und zur Modifizierung von Oberflächen verwendet. Während die Modifizierung von anorganischen Nanopartikeln mit Polyelektrolyten eine etablierte Methode zur Modifizierung der Eigenschaften ist, ist die Veränderung von porösen Gelpartikeln mit Polyelektrolyten ein verhältnismäßig junges Gebiet. Die vom Lösungsmittel gequollenen, nanoskaligen Gelpartikel können verschiedene Monomere und somit unterschiedliche Eigenschaften enthalten. In dieser Arbeit werden Copolymer-Mikrogele aus N-Isopropylacrylamid (NiPAM) und Methacrylsäure (MAA) verwendet. Poly(NiPAM) ist oberhalb von 32°C unlöslich in Wasser, Partikel, die aus Poly(NiPAM) bestehen, kollabieren bei dieser Temperatur. Neben der Temperaturschaltbarkeit verleiht MAA den Mikrogelen zusätzlich ein pH-abhängiges Quellverhalten. Polykationen können an diese Mikrogele binden und die Eigenschaften der entstehenden, stabilen Komplexe unterscheiden sich erheblich von denen der Mikrogele. Mikrogele und Komplexe wurden durch titrimetrische Verfahren, Streumethoden und Messungen der elektrophoretischen Mobilität charakterisiert. Die Wechselwirkung zwischen Mikrogel und Polyelektrolyt ist elektrostatischer Natur. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Eigenschaften der Mikrogel-Polyelektrolyt Komplexe von der Verteilung der Säurefunktionen im Mikrogel abhängig sind. Die Ladungsdichte im Mikrogel bestimmt die Menge an Polyelektrolyt die nötig ist, um das Mikrogel umzuladen. Polyelektrolyte können in Mikrogele penetrieren, wenn Vernetzungsdichte und Molekulargewicht im richtigen Verhältnis stehen. Temperaturinduziertes Kollabieren des Mikrogel-Polyelektrolyt Komplexes kann zur Freisetzung von Polyelektrolyten aus dem Komplex genutzt werden.

The formation of complexes from oppositely charged polyelectrolytes are well known. Polyelectrolytes bind to surfaces and can thus be used as flocculants or coating to modify surfaces. Layer-by-layer technique allows tailor made modification of surfaces as well as encapsulation. The modification of inorganic, rigid nanoparticles with polyelectrolytes is an established method while little is known about the modification of porous gel particles with polyelectrolytes. The gel particles are of colloidal dimensions and swollen by the solvent. Copolymer-microgels consisting of N-isopropylacrylamide (NiPAM) and methacrylic acid (MAA) are used in this thesis. Poly(NiPAM) is insoluble in water above 32°C, particles consisting of poly(NiPAM) collapse at that temperature. Charged microgels containing MAA are also sensitive to changes in pH additionally to the temperature sensitivity. Polycations can bind to these multisensitive microgels leading to different properties of the resulting microgel-polyelectrolyte complexes as compared to the microgels. The microgels and complexes were characterized by titrations, scattering methods and measurements of the electrophoretic mobility. The interaction of microgel and polyelectrolyte are dominated by electrostatic interaction. It turned out that the properties of the microgel-polyelectrolyte complexes are deeply influenced by the distribution of acid functions within the microgel. Charge density of the microgel determines the amount of polycation needed for charge reversal. Polyelectrolytes with low molecular weight are able to penetrate into low crosslinked microgels. Collapse of microgel-polyelectrolyte complexes releases partially polyelectrolyte chains from the complex.

Fulltext:
PDF