Darstellung von fluorierten Amphiphilen zur Modifikation von Grenzflächeneigenschaften

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt die Darstellung von neuen fluorierten Amphiphilen in Hinblick auf deren spätere Anwendung zur Modifikation von flüssig-gasförmigen, flüssig-flüssigen und flüssig-festen Grenzflächen. Jedes der drei Themengebiete richtete sich an eine andere Grenzfläche. Die erste Aufgabe wurde mit der Darstellung und Charakterisierung von Fluortensiden kurzen Perfluoralkyl-Ketten erfüllt, welche als möglichen umweltfreundlichen Ersatz für die Derivate der langkettigen Perfluoroktancarbonsäure und Perfluoroktansulfonsäure Anwendung finden. Es wurden Fluortenside entwickelt, welche die Oberflächenspannung von Wasser auf bis zu 18 mN/m absenken können. Der zweite Fokus lag auf der Stabilisierung einer fluorierten Emulsion, die sich für die carbo-kationische Polymerisationen eignete. Im Rahmen der Arbeit wurde das neue Blockcopolymer Poly(isobutylen-b-pentafluorstyrol) dargestellt. Neben der Homopolymerisation von Isobutylen zur PIB-Partikelsynthese wurde die Eignung des Stabilisator-Emulsionssystems durch die Darstellung von hart-weichen PS-PIB-Hybridpartikeln erfolgreich verfolgt. Dazu wurde die Synthese von quervernetzten PS-Kernpartikeln und der anschließenden Umhüllung durch PIB in einem weiteren Schritt. Im dritten Teil wurde die Adsorption von amphiphilen Fluorpolymeren zur Solvophobierung von rauen anorganischen Oberflächen untersucht. Es konnten sowohl superhydrophobe als auch superoleophobe Eigenschaften erzielt werden.

The present work describes the synthesis of novel fluorinated amphiphiles which are specifically designed for the modification of liquid-gas, liquid-liquid and liquid-solid interfaces. Each of the three applications is directed to a different interface. In the first part fluorosurfactants were prepared and characterized which can potentially be used as alternative to the environmentally persistent, bioaccumulative and toxic perfluorooctane carboxylic acid and perfluorooctane sulfonic acid derivates. Branched fluorosurfactants with short perfluoroalkyl chains were synthesized which are equally surface active than the meanwhile banned structures and lower the surface tension of water down to 18 mN/m. The second focus was the stabilization of a fluorinated emulsion which was suitable for a cabo-cationic polymerization. As emulsifier, the novel blockcopolymer poly(isobutylene-b-pentafluorostyrene) was synthesized and its suitability for the carbo-cationic polymerization reaction of isobutylene in a non-aqueous fluorinated emulsion and allowing the preparation of the poly(isobutylene) nanoparticles. In addition, the emulsion system was utilized to prepare hard-soft core-shell poly(styrene)-poly(isobutylene) by sequential polymerization of the styrene in emulsion, followed by enclosure of poly(isobutylene) solution. In the third part, statistical fluorinated copolymers were used for adsorption and solvophobization of inorganic surfaces to generate superhydrophobic and superoleophobic coatings.