Modellierung & Chemische Kinetik
Polymere sind seit geraumer Zeit nicht mehr aus dem Alltag wegzudenken. Sie haben sich in vielen Bereichen als Bestandteil unseres Lebens und unserer Umwelt etabliert. So werden (Co-)Polymere mit wachsendem Erfolg u. a. in der Pharma-, Kosmetik-, Waschmittel- oder der Bauindustrie eingesetzt. Qualitativ hochwertige Copolymere werden für die Baustoffindustrie und das Baugewerbe gebraucht. Die Verbesserung der rheologischen Eigenschaften von Beton, Bentonit oder Tiefbohrzement ist nachgefragt und damit wird eine direkte Steigerung der Qualität dieser Produkte gefordert. Ihre Zugabe zu Beton etc. oder hydraulisch abbindendem Mörtel sorgt für eine längere Verarbeitungsdauer, besseres Fließverhalten, höhere Belastbarkeit und vergrößertes Haftvermögen. Dies sind, neben vielen anderen, nur einige Eigenschaften, die sich durch die Zugabe von speziellen maßgeschneiderten Copolymeren deutlich verbessern lassen. Dem Chemiker steht eine, im Vergleich zur „niedermolekularen“ Chemie, verhältnismäßig kleine Anzahl von Grundbausteinen, im vorliegenden Fall Monomere und Makromere, zur Verfügung, mit denen er Copolymere synthetisieren kann, die die erwünschten Charakteristika aufweisen. Nur durch die genaue Kontrolle der Reaktionsbedingungen und der Reaktionsführung des Syntheseprozesses können die gewünschten Copolymere erhalten werden. Zum gezielten Einstellen einer bestimmten chemischen Zusammensetzung ist die Kenntnis der Copolymerisationsparameter eine wichtige Voraussetzung.
Modellierung schneller Emulsionspolymerisationen
Ziel ist es, sehr schnelle Emulsionspolymerisationen mathematisch beschreiben zu können, wobei erwartet wird, dass es im Grenzfall zu Stofftransportlimitierungen der Reaktionsgeschwindigkeit kommt. Des weiteren könnte es möglich sein, über die Stofftransporteigenschaften eines Monomergemisches, Einfluss auf die Copolymerzusammensetzung zu nehmen. Die Simulationen werden mit Hilfe der Software-Programme PREDICI© und Mathematica durchgeführt.
Kinetische Untersuchungen sehr schneller, exothermer Reaktion und alternative Reaktorkonzepte für eine kontinuierliche Prozessführung von Hydrolysereaktionen
Hierbei gilt es die Geschwindigkeitskonstanten sowie die Mischzeiten der zu untersuchenden Hydrolysereaktionen zu bestimmen, um aus den erhaltenen Daten zu einem erweiterten Systemverständnis zu gelangen. Zur zeitlichen Verfolgung schneller exothermer Reaktionen müssen geeignete Messmethoden gefunden und erprobt werden. Ferner werden alternative Reaktorkonzepte für eine kontinuierliche Prozessführung des untersuchten Stoffsystems erarbeitet.