Amorphe bioabbaubare Poly(esterurethan)netzwerksysteme mit Formgedächtniseigenschaften

Alteheld, Armin; Höcker, Hartwig

doi:HT013799174

Amorphe bioabbaubare Poly(esterurethan)netzwerksysteme mit Formgedächtniseigenschaften

Alteheld, Armin (Author)

2003

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Armin Alteheld

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2003

UmfangXII, 272 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Höcker, Hartwig (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2003-07-22

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-6635
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59066/files/Alteheld_Armin.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Polyesterpolyurethane (Genormte SW) ; Polymeres Netzwerk (Genormte SW) ; Amorphe Polymere (Genormte SW) ; Memory-Effekt (Genormte SW) ; Mikrobielle Abbaubarkeit (Genormte SW) ; Chemie (frei) ; Polymer (frei) ; Netzwerk (frei) ; bioabbaubar (frei) ; Formgedächtnis (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Im Rahmen dieser Arbeit werden die Synthese und die Charakterisierung vollständig amorpher und kovalent vernetzter Polymersysteme mit Formgedächtniseigenschaften beschrieben. Die makroskopischen Materialeigenschaften der Polymernetzwerke können durch Variation der molekularen Parameter, wie chemische Zusammensetzung, Vernetzungsdichte und Funktionalität der Vernetzungsstellen, in einem weiten Bereich eingestellt werden. Es werden für medizinische Anwendungen konzipierte Polymersysteme dargestellt, die hydrolytisch degradierbar sind. Kovalent vernetzte, einphasige Polymernetzwerke werden durch eine zweistufige Reaktionsführung erhalten. Zunächst werden sternförmige hydroxytelechelische Oligomere durch die ringöffnende Copolymerisation von rac-Dilactid mit Diglykolid, E-Caprolacton oder p-Dioxanon dargestellt. Kovalente Netzwerke werden durch Polyaddition der Präpolymere und eines Diisocyanats erhalten, das als Kupplungsreagenz dient. Die Glasübergangstemperatur Tg dieser Netzwerke entspricht der Schalttemperatur Ttrans des Formgedächtniseffekts. Die thermischen Eigenschaften der Netzwerke resultieren im Wesentlichen aus dem Anteil und der chemischen Struktur der Comonomere. Die mechanischen Eigenschaften werden durch die Lage von Tg beeinflusst. Bei Temperaturen deutlich oberhalb von Tg sind sie von der Vernetzungsdichte abhängig. In zyklischen thermomechanischen Zug-Dehnungsmessungen zeigt sich, dass die Fixierung der Materialien in einer deformierten temporären Form und die Rückstellung der permanenten Form nahezu vollständig verläuft. Die hydrolytische Degradation der Materialien erfolgt bei pH 7 und 37 °C in wässriger Phosphatpufferlösung. Die Induktionszeit bis zum Einsetzen des Masseverlusts kann durch das Comonomerverhältnis eingestellt werden. Neben den einphasigen Systemen werden Multiphasen-Polymernetzwerke mit zwei getrennten Glasübergangstemperaturen synthetisiert. Die Materialien weisen neben Domänen, die aus Oligo[(rac-lactat)-co-glykolat]segmenten gebildet werden und als Schaltsegment dienen, eine zusätzliche kautschukelastische Phase auf. Diese besteht aus einer Oligo(propylenglykol)- oder Poly(acrylat)komponente. Durch Variation des Anteils der kautschukelastischen Phase ist es gelungen, die mechanischen Eigenschaften der Multiphasen-Materialien unterhalb von Ttrans gezielt einzustellen. Die mehrphasigen Netzwerke weisen zudem eine nahezu quantitative Dehnungsfixierung und Dehnungsrückstellung auf.

This work describes the synthesis and characterization of completely amorphous and covalently crosslinked polymer systems with shape-memory properties. The macroscopic properties of the polymer networks can be tailored by variation of molecular parameters such as chemical composition, crosslink density or functionality of the crosslink points. The hydrolytic degradable polymer networks are conceived for medical applications. Covalently crosslinked single-phase polymer networks are synthesized via a two-step reaction. Star-shaped hydroxytelechelic oligomers are initially prepared as precursors by ring-opening copolymerization of rac-dilactide and diglycolide, E-caprolactone or p-dioxanone. Covalent networks are formed by polyaddition of precursors and a diisocyanate acting as coupling agent. The glass transition temperature Tg of the networks corresponds to the transition temperature Ttrans of the shape-memory effect. The thermal properties are mainly determined by the chemical structure and the content of the comonomers. Mechanical properties of the networks are clearly influenced by Tg. At temperatures evidently above Tg, mechanical characteristics depend on the crosslink density. Cyclic thermomechanical tensile experiments reveal a nearly quantitative fixation of the deformed temporary shape and recovery of the permanent shape. Hydrolytic degradation experiments are carried out at pH 7 and 37 °C in an aqueous phosphate buffer solution. The onset of the mass loss can be controlled by the comonomer ratio. Beside the single-phase systems multiphase-polymer networks with two separate glass transition temperatures are synthesized. These materials exhibit a rubber-elastic phase beside domains consisting of oligo[(rac-lactate)-co-glycolate]segments serving as switching segments. The additional phase is formed by oligo(propylene glycol) or poly(acrylate)segments. Tailoring the mechanical properties of the materials below Ttrans can be achieved by variation of the rubber-elastic phase content. The multiphase-polymer networks show an almost complete fixation of the temporary shape and recovery of the permanent shape.

OpenAccess:
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