Amphiphile Kern-Schale-my-Netzwerke auf der Basis von Polyorganosiloxanen

Abstract

Die Synthese funktionalisierter Polyorganosiloxan-µ-Netzwerke (Rh = 5 30 nm) gelingt durch Polycokondensation von Alkoxysilanen. Die entstehenden sphärischen Teilchen sind in unpolaren organischen Lösungsmitteln partikulär dispergierbar. Durch die sequentielle Zugabe der Silanmonomere können Kern-Schale-Partikel mit unterschiedlichen Teilchenarchitekturen realisiert werden. In der vorliegenden Arbeit wird p-Chlormethylphenyltrimethoxysilan als funktionalisiertes Monomer verwendet, um den µ-Netzwerken durch eine anschließende Quaternisierung der Chlorbenzylgruppen mit Dimethylaminoethanol amphiphile Eigenschaften zu verleihen. Durch den Kern-Schale-Aufbau der Partikel sind die hydrophilen Bereiche im Kugelinneren von der hydrophoben äußeren Schale separiert, was unerläßlich für die Verwendung der Partikel zur Verkapselung wasserlöslicher Substanzen ist.So können in den amphiphilen µ-Netzwerken beispielsweise wasserlösliche Farbstoffe verkapselt werden. Diese diffundieren sowohl aus Lösung als auch aus dem Festkörper in das geladene Partikelinnere und werden dort angereichert. Es wird eine Abhängigkeit der Farbstoffbeladung vom Quaternisierungsgrad gefunden, wobei die Anzahl an verkapselten Farbstoffmolekülen mit dem Quaternisierungsgrad zunimmt.Weiterhin können amphiphile µ-Gelpartikel auch als molekulare Nanoreaktoren zur Synthese von Edelmetallkolloiden verwendet werden, die in den Netzwerken topologisch gefangen sind. Hierzu werden zuerst Metallionen im Kugelinneren verkapselt und anschließend reduziert, wobei das Kolloidwachstum durch den wohldefinierten Reaktionsraum gesteuert wird. Neben Gold- und Palladiumkolloiden können auf diese Weise beispielsweise auch Silberkolloide in den Kernen von µ-Netzwerken hergestellt werden.

Functionalized spherical polyorganosiloxane-µ-networks (Rh = 5 30 nm), which are molecularly redispersable in non-polar organic solvents, are readily prepared by the polycocondensation of alkoxysilanes. The synthesis of core-shell particles is achieved by the subsequent addition of different monomers. In the present study p-chloromethylphenyltrimethoxysilane is used as functionalized monomer to give the µ-networks amphiphilic properties by a following quaternization reaction of the chlorobenzyl groups with dimethylaminoethanol. The hydrophilic parts in the interior are separated from the hydrophobic outer shell, which is essential for the encapsulation of water soluble substances. Therefore water soluble dyes are encapsulated within the amphiphilic networks by diffusion from solution as well as from bulk into the charged interior. A dependence of the amount of dye from the degree of quaternization is found, where the number of dye molecules increases with the degree of quaternization. Furthermore it is shown that amphiphilic µ-gel particles can be used as molecular nano-reactors for the synthesis of noble metal colloids, which are topologically trapped within the networks. For this purpose metal ions are encapsulated within the spherical interior and afterwards reduced, whereby the growth of the colloids is controlled by the well defined reaction space. Besides gold and palladium colloids silver colloids are prepared within the core of µ-networks.