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Novel polyoxymethylene copolymers: chemistry and application scope of concatenated and multi-block oligomers with polyacetal segments = Neuartige Polyoxymethylenkopolymer: Chemie und Anwendungsgebiete von verknüpften und multiblock Oligomeren mit Polyacetalsegmenten
2018
Dissertation, RWTH Aachen University, 2018
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak01
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-05-07
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2018-228781
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/742874/files/742874.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/742874/files/742874.pdf?subformat=pdfa
Einrichtungen
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540
Kurzfassung
Die vorliegende Dissertation beschreibt unterschiedliche Aspekte der Synthese und Eigenschaften von Polyoxymethylen (POM) Oligomeren und Kopolymeren. POM ist ein Hochleistungswerkstoff mit einem vielfältigen Anwendungsspektrum. Das Interesse an POM ist hoch, da Formaldehyd aus erneuerbaren Rohstoffen hergestellt werden kann. Diese Arbeit ist in 5 Hauptkapitel unterteilt. Kapitel 1 gibt eine generelle Übersicht zu der Geschichte von POM Polymeren, ihren Materialanwendungen, der kationischen Homopolymerisation von Tri-oxan, der kationischen Kopolymerisation von Trioxan mit Komonomeren und Nachhaltigkeitsaspekten ausgehend von Formaldehyd. Kapitel 2 beschreibt die ringöffnende Reaktion von Trioxan mit Essigsäureanhydrid als Model-reaktion für die Initialphase der Trioxan-Homopolymerisation. In situ IR Spektroskopie wurde zur Verfolgung der Reaktionskinetik mehrerer Reaktionen, die mit unterschiedlichen Brønstedsäuren und Lewissäuren katalysiert wurden, eingesetzt. Die Rolle dieser Katalysatoren wird hinsichtlich des Mechanismus der ringöffnenden Reaktion des Trioxans mit Essigsäureanhydrid diskutiert. Kapitel 3 beschreibt die Synthese mehrerer Oxymethylendiacetate mit niedrigem Molekulargewicht. Die Kristallinität, Schmelzpunkte und Kristallisationspunkte dieser Stoffe wurden bestimmt. Die Ab-hängigkeit dieser Parameter von der Zusammensetzung der Oxymethylendiacetate wird diskutiert. Außerdem wird die Bedeutung dieser Ergebnisse für nachhaltige POM basierte Treibstoffe beschrieben. Kapitel 4 diskutiert die Synthese, die thermischen Eigenschaften und die Anwendung von Polyacetalestern als neuartige und nachhaltige Kopolymere. Diese wurden über Kopolymerisation von Trioxan und zyklischen Anhydriden in Anwesenheit eines offen-kettigen Anhydrides, das zur Kontrolle des Molekulargewichtes eingesetzt wurde, synthetisiert. Des Weiteren werden die durchschnittliche Länge der Oxymethylensegmente, die Bildung von zyklischen Polyacetalestern als Nebenprodukte und der Einbau von reaktiven Gruppen in die Kopolymere beschrieben. Kapitel 5 beschreibt die Synthese, den Mechanismus und die thermischen Eigenschaften von Multiblock POM-PEG Kopolymeren. Außerdem wird die Kontrolle der Kopolymer-Zusammensetzung und die daraus resultierenden thermischen Eigenschaften besprochen. Als Ausblick wird die Anwendung von POM Polymeren als Treibstoffe, Materialien, Schmierstoffen und Phasen-Transfer Materialien besprochen.The thesis at hand various different topics regarding the synthesis and properties of polyoxymethylene (POM) oligomers and copolymers. POM is an engineering plastics, that finds widespread applications. The general interest in POM polymers remains high, as formaldehyde can be produced from sustainable feedstocks. The present thesis is divided into 5 main chap-ters. Chapter 1 gives an overview on the history behind POM polymers, their application as materials, the cationic homopolymerisation of trioxane, the cationic copolymerisation of trioxane with other comonomers. Also the sustainability of formaldehyde and its polymers are dis-cussed. In Chapter 2, the ring-opening reaction of trioxane in the presence of acetic anhydride is discussed as a model reaction for the initial phase of the trioxane homopolymerisation. In situ IR spectroscopy was used as a tool to monitor the kinetic profile of multiple reactions per-formed with different Brønsted acidic and Lewis acidic catalysts. The role of these catalysts is discussed in the context of the mechanism of the ring-opening reaction of trioxane with acetic anhydride. Chapter 3 entails the synthesis of a series of low molecular weight oxymethylene diacetates. The crystallinity, melting- and crystallisation temperature of these com-pounds were determined. The effect of the composition of oxymethylene diacetate mixtures on their thermal properties is discussed in general. Moreover, the findings are discussed in the context of sustainable fuel applications for POM oligomers with relatively low molecular weight. In Chapter 4, the synthesis, thermal properties and the application of poly(acetalester) are discussed. Poly(acetalester) are novel and sustainable copolymers of trioxane and cyclic anhydride. The monomers are copolymerised in the presence of an open chain anhydride as chain transfer agent to achieve molecular weight control. Multiple aspects, like average length of oxymethylene segments, formation of cyclic poly(acetalester) as side products and the introduction of reactive moieties in the copolymer chain are discussed. In Chapter 5, the synthesis, the mechanism and the thermal properties of multi-block POM-PEG copolymers are dis-cussed. The control of the copolymer composition and the connection to their thermal proper-ties are explained. As outlook, the applications scope of POM in the fields of fuels, materials, lubricants and phase change materials are discussed.
OpenAccess: 
PDF 
PDF (PDFA)
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT019851615
Interne Identnummern
RWTH-2018-228781
Datensatz-ID: 742874
Beteiligte Länder
Germany
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