Structural investigation of star polymer networks using NMR and SAXS

Abstract

This thesis investigates the structure of polymer gels consisting of star precursors using 1H-NMR and SAXS. For exploring the model-like structure of these gels, 1H Multi-Quantum NMR is used to extract quantitative information on the connectivity motif distribution for different variations of gels synthesized utilizing both permanent and transient crosslinks. The influence of the synthesis conditions on the emerging network structure is studied by varying preparation concentration, temperature, solvent, and precursors. The results are complemented by a structural investigation of the amphiphilic tetraPEG-tetraPCL system using PFG-NMR for the characterization of the diffusion of probe molecules and SAXS for an estimate on correlation length and length scale of microphase separation. Both methods were performed in selective (water) and nonselective (toluene) solvents. Finally, 1H MAS DQ NMR is used to demonstrate an immobilization effect of the PEG chain along the PCL cluster surface.

In dieser Arbeit wird die Struktur verschiedener Polymergele, die aus Sternpolymeren bestehen, untersucht. Dafür werden 1H-NMR und SAXS verwendet. Zur Untersuchung des Modellcharakters der Gele wird 1H-MQ-NMR verwendet, um die Verteilung der Konnektivitätsmotive für verschiedene Varianten von Gelen (permanent und transient vernetzt) zu quantifizieren. Zusätzlich wurden Variationen in Präparationskonzentration, Temperatur, Lösungsmittel und Sternpolymeren untersucht. Es folgt eine detaillierte strukturelle Untersuchung des amphiphilen TetraPEG-TetraPCL-Systems mittels PFG-NMR zur Charakterisierung der Diffusion von Sondenmolekülen und SAXS zur Abschätzung von Korrelationslänge und Längenskala der Mikrophasenseparation. Beide Methoden werden sowohl im nicht-selektiven Lösemittel Toluol als auch im selektiven Lösemittel Wasser angewendet. Mittels 1H MAS DQ NMR wird im phasenseparierten Zustand ein Immobilisierungseffekt der PEG-Ketten entlang der PCL-Clusteroberfläche festgestellt.