Dokument: Chemische Modifizierung und kovalenter Einbau von Multi Walled Carbon Nanotubes in Polymere
| Titel: | Chemische Modifizierung und kovalenter Einbau von Multi Walled Carbon Nanotubes in Polymere | |||||||
| Weiterer Titel: | Chemical modification and covalent attachment of carbon nanotubes to polymers | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=8276 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20080707-065303-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr. Klink, Michael [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Dr. h.c. Ritter, Helmut [Gutachter] Prof. Dr. Staudt-Bickel, Claudia [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Carbon Nanotubes, CNTs, Modifikation, Einbau in Polymere, Nanokomposite | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | In der vorliegenden Arbeit wurde die chemische Modifizierung und der kovalente Einbau industriell gefertigter Carbon Nanotubes (CNTs) in Polymere untersucht.
Im ersten Teil der Arbeit wurden Versuche durchgeführt, die sich mit der Löslichkeit bzw. Suspendierbarkeit von Carbon Nanotube-Agglomeraten in verschiedenen Lösemitteln befassten. Die Herstellung von stabilen Suspensionen, bei denen eine Reagglomerierung gehindert bzw. unterbunden wurde, konnte durch 10 minütige Beschallungen mit einem Ultraschallstab erreicht werden. Hohe Konzentrationen an CNTs im Lösemittel führten zu gelähnlichen Strukturen, die das Lösemittel über van der Waals Wechselwirkungen in die Struktur einbinden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die kovalente Anbindung von CNTs an Polyester untersucht. Die Anbindung gelang dabei über Carbonsäuregruppen, die durch Oxidation von CNTs (Baytubes®) in konzentrierter Salpetersäure eingeführt werden konnten. Formkörper, bestehend aus mit Styrol quervernetzten und mit CNTs verstärkten ungesättigten Polyestern, wiesen deutlich bessere mechanische Eigenschaften auf, als Formkörper ohne CNTs oder Formkörper mit nicht kovalent angebundenen CNTs. Im letzten Teil dieser Arbeit wurden zwecks besserer Wasserlöslichkeit Cyclodextrine (CD) mittels einer 1,3-dipolaren Cycloaddition (Klick-Reaktion) kovalent an CNTs gebunden. Auf diese Weise erhaltene CD-haltige CNTs bildeten in Wasser mit Poly[(isobutylen)-co-(Maleinsäuredinatriumsalz)-co-(Maleinsäuremononatriumsalz-(4-tert-butylanilid)], welches tert-Butylphenylgruppen als geeignete Gastgruppen trägt, sedimentationsstabile dreidimensionale Netzwerke, die eine höhere Viskosität aufwiesen als das Polymer selbst. Durch Zugabe eines CD-abbauenden Enzyms wurde das Netzwerk aufgelöst. CD-haltige CNTs können nicht nur zur Stabilisierung der Nanoröhren in Wasser verwendet werden, sondern beeinflussen ebenfalls die Verteilung bzw. Agglomeratgröße in Polymermatrices. Die Assoziatbildung der CD-Ringe mit den Alkylketten von Poly(n-butylmethacrylat) führte zu Immobilisierung der NTs während der Polymerisation und zu sichtbar kleineren Agglomeraten in der Polymermatrix.The chemical modification of industrial produced carbon nanotubes (CNTs) and the covalent attachment of CNTs to polymers were investigated in the present work. In the first part of the present thesis tests were made, that dealt with the solubility of CNTs in different solvents. The creation of stabile suspensions, which do not agglomerate, was achieved by treatment with ultrasound for ten minutes. High concentrations of CNTs in the solvent have led to gel-like structures which embed the liquid in the structure by van-der-Waals forces. In the second part of this thesis covalent bonding of CNTs to polyester was investigated. The bonding was realized through carboxylic groups, which were introduced to the CNTs (Baytubes®) by oxidation reaction in fuming nitric acid. Test pieces, consisting of unsaturated polyester strengthened with CNTs and cross-linked with styrene, have shown better mechanical properties as test pieces without CNTs and test pieces with non covalent bonded CNTs. In the last part of this thesis cyclodextrin (CD) was covalently bonded to CNTs via a 1,3 dipolar cycloaddition reaction (click-reaction) to obtain a better water solubility of the CNTs. The obtained CD containing CNTs formed with poly[((isobutylene)-co-(maleic acid bi-sodium salt))-co-(maleic acid mono-sodium salt-(4-tert-butylphenyl)amide)], a polymer with tert-butyl phenyl groups as suitable guest groups for the CD cavity, stable three-dimensional networks, which have shown a higher viscosity as the equally concentrated polymer solution. By adding a CD-decomposing enzyme the CNTs containing gel has lost its dispersion state and sedimented. CD-containing CNTs could not only be used for stabilization of CNTs in water, but also could control the dispersion and the size of the agglomerates in a polymer matrix. The formation of host/guest interactions of CD rings with the alkyl chains of poly(n-butyl methacrylat) leads to an immobilization of the NTs during the polymerization reaction and to a formation of smaller agglomerates in the polymer matrix. | |||||||
| Rechtliche Vermerke: | Aus patentrechtlichen Gründen bis 31.01.2009 gesperrt. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 25.02.2009 | |||||||
| Dateien geändert am: | 04.07.2008 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 26.05.2008 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.06.2008 |
