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Herstellung und Charakterisierung amphiphiler polymerer Organogele für tribologische Anwendungen

Uhlein, Erik (2022):
Herstellung und Charakterisierung amphiphiler polymerer Organogele für tribologische Anwendungen. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.26083/tuprints-00021254,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Herstellung und Charakterisierung amphiphiler polymerer Organogele für tribologische Anwendungen
Language: German
Abstract:

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Verwendung von amphiphilen Polymeren als Verdicker in Organogelen, um deren Eigenschaften in tribologischen Anwendungen zu untersuchen. Dafür wurden Polymere mittels freier radikalischer und anionischer Polymerisation synthetisiert. Als Monomere wurden hauptsächlich Methacrylate mit unterschiedlich langen Alkylresten und funktionelle Gruppen, wie Alkohole oder Carbonsäuren, copolymerisiert. Die synthetisierten Polymere wurden anhand ihrer chemischen Eigenschaften wie NMR und IR analysiert. Anschließend wurden die polymeren Organogelen hergestellt, indem die Polymere (disperse Phase) mit einem Polyalphaolefin-Öl (Dispersionsmedium) in einem Ultraschall/Lösungsmittelevaporation-Prozess ihre Verdickermorphologie ausbilden konnten und dadurch das Öl immobilisierten. Diese polymeren Organogele wurden daraufhin rheologisch und mit bildgebenden Methoden, wie der konfokalen Laser-Rastermikroskopie (CLSM) und der Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM), auf ihre Struktur-Eigenschaftsbeziehungen untersucht. Insbesondere durch die Defizite der konventionellen bildgebenden Methoden wie Rasterelektronenmikroskopie wurde Methodenentwicklung zur Verbesserung betrieben. Dabei wurde zum einen CLSM-Untersuchungen durchgeführt, wobei ein Fluorophore in das Polymerrückgrat eingebaut und ein öllösliches Fluorphore im PAO-Öl gelöst wurde, um beide nebeneinander kolokalisieren zu können. Zum anderen lag der Fokus auf der Methodenentwicklung des plasma-induzierten dynamischen Experiment (PIDE) am ESEM. Hierbei geht das enthaltene Öl im polymeren Organogel sukzessiv in die Gasphase über, sodass die Verdickerstrukturen in Organogelen in situ ohne Präparation untersucht werden können. Abschließend wurden die tribologischen Reibungs- und Verschleißeigenschaften der polymeren Organogele mittels Schwingungsreibungsvibrationsprüfstand (SRV) gegenüber eines konventionellen Lithiumseifenschmierfettes bestimmt, um deren Leistungsvermögen abgleichen.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

The aim of the present work was to use amphiphilic polymers as thickeners in organogels to investigate their properties in tribological applications. For this purpose, polymers were synthesized by free radical and anionic polymerization. The monomers used were mainly methacrylates with alkyl moiety of different lengths and functional groups, such as alcohols or carboxylic acids. The synthesized polymers were analyzed based on their chemical properties such as NMR and IR. Then, the polymeric organogels were prepared by mixing the polymers (disperse phase) with a polyalphaolefin oil (dispersion medium) to form their thickener morphology in an ultrasonic/solvent evaporation process, thereby immobilizing the oil. These polymeric organogels were then investigated for their structure-property relationships. For this purpose, rheological measurements and imaging methods such as confocal laser scanning microscopy (CLSM) and environmental scanning electron microscopy (ESEM) were performed. In particular, due to the shortcomings of conventional imaging methods such as scanning electron microscopy, method development was carried out to improve them. On the one hand, CLSM studies were performed, where a fluorophore was inserted into the polymer backbone and an oil-soluble fluorophore was used in the PAO oil to co-localize both side by side. On the other hand, the focus was on the method development of the plasma-induced dynamic experiment (PIDE) at an ESEM device. Here, the oil contained in the polymeric organogel successively goes into the gas phase, so that the thickener structures in organogels can be studied in situ without preparation. Finally, the tribological friction and wear properties of the polymeric organogels were determined by means of a oscillation friction test rig (SRV) compared to a conventional lithium soap grease in order to compare their performance.

English
Place of Publication: Darmstadt
Collation: vi, 200 Seiten
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: 07 Department of Chemistry > Fachgebiet Makromolekulare Chemie
Date Deposited: 11 Jul 2022 12:17
Last Modified: 12 Aug 2022 08:00
DOI: 10.26083/tuprints-00021254
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-212542
Referees: Gallei, Prof. Dr. Markus ; Biesalski, Prof. Dr. Markus
Date of oral examination: 31 March 2022
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/21254
PPN: 497858029
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