Self-assembly, rheological properties and self-healing studies of supramolecular polymers in the bulk state

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von drei supramolekularen Polymersystemen welche mittels Röntgenkleinwinkelstreuung und rhelogischer Methoden untersucht wurden. Der Schwerpunkt der Analyse war dabei das Verständnis des Einflusses der supramolekularen Bindungen auf die Strukturbildung und die daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften.Verschiedene Nanostrukturen wurden in den supramolekularen Polymeren gefunden. In den mit Wasserstoffbrücken bildenden Endgruppen funktionalisierten unpolaren Polyisobutylen Proben wird eine Mizellenstruktur gebildet was aus der Entmischung der Endgruppen und der Hauptketten resultiert. Unspezifische Wasserstoffbrücken wurden ebenfalls gefunden, was als zusätzliche treibende Kraft fungiert. Im Gegensatz dazu wird für supramolekulare Blockcopolymere die Strukturbildung durch die Entmischung der beiden Polymerblöcke angetrieben. Selbstheilungseigenschaften wurden mittels dynamischer, rheologischer Messungen untersucht und es wurde herausgefunden, dass ein Zusammenhang zu terminal relaxation und einem langsamen Perfektionierungsprozess besteht.

In this thesis, we studied three different supramolecular polymer systems with small angle X-ray scattering and rheology to investigate the structure formation and the mechanical properties of supramolecular hydrogen bonding groups functionalized polymers in the bulk state. Several nanostructures were found in the supramolecular polymer systems. For the hydrogen bonding functional nonpolar polyisobutylene samples, micellar nano-aggregates were formed, driven by the demixing between the hydrogen bonding groups and the main chain. Unspecific hydrogen bonding was also found, which can act as another driving force. For the supramolecular block copolymer, the main driving force is the demixing between two polymer blocks and the specific hydrogen bonding was found to be very effective. Self-healing properties were studied with dynamic rheological measurements and it was found to contain a process which is related to terminal relaxation and a slow perfectioning process