Surface initiated polymerization of isoprene from silica nano- and glass particles via living anionic and controlled radical polymerization techniques

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Herstellung von Polyisopren-Siliziumdioxid Kompositen (PI-SiO2) basierend auf oberflächeninduzierten Polymerisationsverfahren. Dabei soll Polyisopren (PI) auf oberflächenfunktionalisierte SiO2-Nanopartikel (SA 15 von Sigma Aldrich und AE 200 von Evonik) und Glaspartikel (K3 und B-K3 von Trovotech) gepfropft werden unter Anwendung der oberflächeninduzierten lebenden anionischen Polymerisation (OI-LAP) sowie der oberflächeninduzierten kontrollierten radikalischen Polymerisation (OI-KRP). Hierfür wurden die Partikeloberflächen mit unterschiedlichen Gruppen an Kopplungsreagenzien funktionalisiert, die jeweils typisch für die verwendete Polymerisationsmethode sind. Nach erfolgreicher Polymerisation des Isoprens an der Oberfläche der Nano- und Glaspartikel wurden die erhaltenen PI-SiO2-Kompositmaterialien mittels TGA, GPC und NMR analysiert, um sowohl die Pfropfdichte, die molare Masse und die Mikrostruktur der gepfropften PI-Ketten zu untersuchen.

In this thesis, the preparation of polyisoprene-silica (PI-SiO2) composites via surface initiated polymerization (SIP) method is targeted. Polyisoprene (PI) is grafted from initiator/additive functionalized silica nano- (SA15 from Sigma Aldrich and AE200 from Evonik) and glass particles (K3 and B-K3 from Trovotech) via living anionic surface initiated polymerization (LASIP) and surface initiated controlled radical polymerization (SI-CRP) techniques. The particle surfaces are functionalized with three different coupling agents depending on the polymerization technique to be used. The surface initiated polymerization reactions are carried out by reacting the isoprene monomer with these surface functionalized nano- and glass particles. Grafted PI-silica composites are analyzed via TGA, GPC and NMR in order to determine the grafting density values of the produced nanocomposites, the number molecular weight and the microstructure of the grafted polyisoprene.