Gegenstand dieser Arbeitsrichtung sind multifunktionelle Polymermodifikatoren und Kopplungsagenzien, welche unter Schmelzebedingungen eine hohe Reaktivität und Selektivität zu Amino-, Carboxy- und Hydroxygruppen zeigen. Hierzu zählen Koppler mit 2-Oxazolin-, 2-Oxazinon- und Caprolactamatgruppen, die bei der Synthese von segmentierten Blockcopolymeren, zur Funktionalisierung von Polymeren (End- und Seitengruppen), zur Kompatibilisierung von Polymerblends, zur Fixierung vion Füllstoffen in Kompositen und Blendkompositen und zur kovalenten Anbindung von Polymeren an Oberflächen eingesetzt werden können. Vorteilhafter Weise können solche Reaktionen lösungsmittelfrei und umweltschonend in der Schmelze unter Zuhilfenahme effektiver Mischungs- undf Verarbeitungsanlagen durchgeführt werden. Um Schmelzereaktionen erfolgreich anwenden zu können, müssen einige Besonderheiten berücksichtigt werden: Hohe Temperaturen, hohe Viskositäten und abweichendes Diffusionsverhalten der Reaktanden machen Schmelzereaktionen weniger lenkbar als Reaktionen in Lösung. Auftretende Nebenreaktionen können zu signifikanten Abweichungen von der gewünschten Struktur führen.
Unsere Arbeiten sind auf Untersuchungen gerichtet, welche den Verlauf chemischer Reaktionen in Schmelze betreffen, wobei die Absicht besteht, diese Reaktionen so definiert wie möglich ablaufen zu lassen. Das versetzt uns in die Lage, chemische Strukturen und Eigenschaften von multifunktionellen Materialien in definierter Art und Weise unter prozessnahen Bedingungen Maß zu schneidern. Ein wesentlicher Bestandteil der Untersuchungen sind Synthesen von Modellverbindungen und die Ausführung von Modellreaktionen.
Typische Beispiele multifunktioneller Koppler sind nachfolgend aufgeführt.
1. Bifunktionelle Koppler mit Gruppen unterschiedlicher Reaktivität
Kopplungsagenz 1 reagiert selektiv mit Carboxyl- und Aminogruppen
Bei stufenweiser Umsetzung reagiert Kopplungsagenz 2 selektive mit Hydroxy- und Aminogruppen.
2. Bi- und trifunktionelle Koppler und Modifikatoren mit ungesättigten Gruppen
Kopplungsagenz 3 reagiert selektive mit Carboxy- und Aminogruppen und ermöglicht nachträgliche Modifizierung durch Hydrosilylierung der Allylethergruppe.
Verbindung 4 reagiert bei erhöhten Temperaturen mit Carboxylgruppen, während die Allylgruppe für spätere Vernetzungsreaktionen erhalten bleibt.
Verbindung 5 wird als Monomer bei der metallocenkatalysierten Polyolefinsynthese verwendet.
3. Reaktive Pyrrolderivate
Verbindungen 6 und 7 werden zur Synthese funktionalisierter Polypyrrole verwendet.
4. Modifikatoren mit Trialkoxysilangruppen
Die Oxazinongruppe der Verbindung 8 bzw. die Oxazolingruppe der Verbindung 9 reagierent bei erhöhten Temperaturen mit Aminogruppen bzw. Carboxylgruppen, während die Siloxangruppe für spätere Vernetzungsreaktionen erhalten bleibt.
5. Reaktive Chromophore
Verbindung 10 ist ein reaktiver Fluoreszenzmarker für die kovalente Kopplung an Polymere mit Amino- oder Hydroxygruppen.
