Functional silicones and silicone-containing block copolymers

Abstract

Polysiloxanes can be synthesized and subsequently modified (i) by the attachment of small molecules that change the properties of the silicone in such a way that it becomes more hydrophilic, but under the premise that this does not go together with a loss of the silicone-specific features. This can be done by adding hydrophilic sidechains to a polysiloxane. Polyethers like poly(ethylene glycol) or hyperbranched polyether-polyols are suitable in this regard. In order to assure that the silicone properties retain, these side groups can be attached to only one part of the polysiloxane backbone, which results in a block copolymer that consists of a common polysiloxane and a second block of the modified structure. (ii) Polysiloxanes can be equipped with functional groups that are capable of initializing polymerization of a different monomer (macroinitiator approach). For example, hydroxyl groups are used to initiate the ring opening polymerization of cyclic esters, or ATRP macroinitiators can be synthesized to add a second block via controlled radical polymerization. Stimuli responsive polymers like poly(oligoethylene glycol methacrylate) (POEGMA) can be added via this route to create “smart” siloxane-containing block copolymers that respond to certain stimuli. rnAn important premise for all synthetic routes is to achieve the targeted structure in a process as simple as possible, because facile availability of the material is crucial with regard to industrial applicability of the invented products. rnConcerning characterization of the synthesized macromolecules, emphasize is put on their (temperature dependent) aggregation behavior, which can be investigated by several microscopic and scattering methods, their behavior at the interface between silicone oils and water and their thermal properties.rnrn

Gegenstand der Dissertation ist die Neuentwicklung und Synthese von neuartigen Silikonen und silikonhaltigen Copolymeren. Silikone nehmen eine Sonderstellung innerhalb der Polymere ein, da sich sich durch einzigartige Eigenschaften auszeichnen. Zu diesen Eigenschaften gehören unter anderem die hohe Flexibilität und Duktilität, die auch bei extrem niedrigen Temperaturen kaum beeinträchtigt ist und eine hohe Gaspermeabilität. Zudem sind Silikone biokompatibel und werden in der Medizin vielfach eingesetzt. Einer der entscheidenden Nachteile von Silikonen ist ihre Hydrophobizität. Durch Kombination mit anderen Arten von Polymeren können Silikone nicht nur hydrophil gemacht werden. Es erlaubt außerdem die Vereinigung verschiedener vorteilhafter Eigenschaften, die die Möglichkeit zur Entwicklung neuartiger Kunststoffe mit besonderen Eigenschaften ermöglichen. Mit verschiedenen chemischen Methoden wie der Kombination von Silikonen und kontrollierter radikalischer Polymerisation oder durch die Zuhilfenahme von Klick-Reaktionen sind solche Strukturen zugänglich. Die neuen Polymere wurden umfangreich charakterisiert, wobei besonderer Wert auf das (temperatursensitive) Aggregationsverhalten, welches mittels verschiedener mikroskopischer Methoden als auch Streumethoden analysiert wurde, die thermischen Eigenschaften sowie das Verhalten an Silikonöl-Wasser Grenzflächen gelegt wurde.