Synthese und Charakterisierung verzweigter Polymere

Zunächst  sollen  Acrylat-(Co-)Polymere verschiedener Molmasse und/oder Copolymerzusammensetzung, frei radikalisch in Lösung und/oder Emulsion synthetisiert und anschließend umfassend  charakterisiert werden (GPC, NMR, MALDI-TOF,…).  Mithilfe der gewonnenen Daten sollen semiempirische Modelle aufgestellt werden, die zur Vorhersage der Polymereigenschaften aus noch nicht untersuchten Synthesebedingungen dienen sollen. Die Vorhersagen sollen anschließend experimentell überprüft werden und damit die Modelle weiter verbessert werden.

 

Quantifizierung des Fließverhaltens von Polymerfilmen

In keiner anderen Produktklasse ist der Einfluss der Prozessbedingungen auf die Produkteigenschaften so groß wie im Bereich der Polymere. Um diesen Zusammenhang zu verstehen ist es wichtig das Fließverhalten - die Rheologie – der Polymere in Abhängigkeit der Polymereigenschaften wie Molekulargewicht oder (Co-)Polymerzusammensetzung, zu messen, zu verstehen und durch Modelle abzubilden. Dementsprechend soll eine systematische Reihe an Polymerdispersionen zu Filmen verarbeitet und anschließend rheologisch charakterisiert werden. Die dabei gemachten Beobachtungen können im nächsten Schritt mithilfe von entsprechenden Modellrechnungen nachvollzogen werden.

Modellierung von Lösungsmittelpolymerisationen

Multi-Skalen-Modellierungsansätze stellen heutzutage die einmalige Möglichkeit dar, Verständnisse für mikroskopische Prozesse zu entwickeln und diese anschließend auf  Effekte in der großen Skala zu übertragen. Im Bereich der Polymerisationstechnik können so schon auf einfachen Desktop-PCs Einsichten in die polymere Mikrostruktur, wie Sequenzlängenverteilungen oder Verzweigungsstrukturen erhalten werden.

Für ein einfaches Acrylat-System soll zunächst eine kinetische Simulation basierend auf experimentellen Daten erstellt und anschließend im Hinblick auf Polymereigenschaften überprüft und erweitert werden.

3D-Druck von Reaktoren

(Mikro-)Reaktoren unterschiedlicher Geometrien und Strömungsverhältnisse sollen mittels CAD (computer-aided design) designet werden. Anschließend sollten sie mit Hilfe des 3D-Druck-Verfahrens Fused Deposition Modeling (Schmelzschichtung) hergestellt und zur Synthese von Acrylat Homo- und Copolymere eingesetzt werden. Dabei ist unter anderem eine Charakterisierung der Reaktoren hinsichtlich ihres Verweilzeitverhaltens, Umsatzes und Wärmetauschs vorzunehmen. Ein Vergleich der Reaktoren ermöglicht somit durch rapid prototyping eine schnelle und günstige Optimierung des Reaktordesigns.