Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Synthese von makroporösem Polystyrol

09.07.2012
Schaumschlägerei

Als Verpackungen, Isolierungen und Aufprallschutzmaterialien haben Polymerschäume eine große kommerzielle Bedeutung. Je nach geplanter Anwendung müssen die Eigenschaftsprofile von Schäumen sehr unterschiedlich sein.


Makroporöser Polystyrol, der durch die Polymerisation geschäumter Öl-in-Wasser-Emulsion entstanden ist. (Foto: Wiley-VCH)

Ein deutsch-irisch-französisches Team um Prof. Cosima Stubenrauch vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Stuttgart hat in der Zeitschrift Angewandte Chemie eine neue Methode vorgestellt, mit der sich strukturierte Schäume kontrolliert herstellen lassen: Die Forscher setzen auf eine Polymerisation geschäumter Öl-in-Wasser-Emulsionen.

Schaum ist nicht gleich Schaum, das wird schon deutlich beim Vergleich eines Spülschwamms mit einem Stück Styroporverpackung. Unterschiedliche Anwendungen stellen verschiedene Anforderungen an einen Schaum, weshalb große Anstrengungen unternommen werden, um die Eigenschaften von Schäumen gezielt einzustellen. So spielt neben der chemischen Zusammensetzung auch die Schaumstruktur eine Rolle. Wichtig für das Eigenschaftsprofil ist zum Beispiel die Größe und die Anzahl der Poren, ob die Poren geschlossen oder miteinander verbunden sind oder wie dick die Polymerstege zwischen zwei Poren sind. „Die hohe Komplexität der herkömmlichen Herstellungsprozesse, bei denen Schäume aus Polymerschmelzen und Treibmitteln gewonnen werden, macht eine Kontrolle über die Morphologie und Eigenschaften des Produkts zu einer großen Herausforderung“, erläutert Stubenrauch.

Eine Alternative besteht darin, mikroskopisch kleine Schablonen („Template“) zu benutzen, um dem Schaum die richtige Struktur zu verpassen. Beispielsweise können winzige Wassertröpfchen in einer Monomerlösung feinst verteilt (emulgiert) und nach der Polymerisation entfernt werden. Ein anderes Verfahren nutzt Partikel, um Luftbla-sen in der Reaktionsmischung zu stabilisieren.

Das Team stellt nun ein neues Konzept zur Synthese von makroporösem Polystyrolschaum vor: Die Polymerisation geschäumter Öl-in-Wasser-Emulsionen. Styrol (die „Ölphase“) wird zunächst in einer wässerigen Phase emulgiert. Dann wird die durch ein anionisches Tensid stabilisierte Emulsion mit Stickstoff aufgeschäumt. Dabei entstehen von dicht gepackten Emulsionstropfen umgebene Schaum-blasen. Im dritten Schritt wird die Polymerisation durch Bestrahlung mit UV-Licht ausgelöst. Die Emulsionstropfen verschmelzen dabei, während die Struktur des Schaums – also des Templates – erhalten bleibt.

Die entstandenen Polymerschäume enthalten Poren, die teilweise über „Fenster“ miteinander verbunden sind. „Während die hohe Dichte des Polymers und die starke Verknüpfung eine gute mechanische Stabilität gewährleisten, erlaubt die Gegenwart der Fenster den Durchfluss von Luft, Fluiden oder anderen Materialien durch den Schaum“, so Stubenrauch. „Eine Kontrolle über diese Eigenschaften wird für viele Anwendungen gewünscht, etwa für Träger, Filtermaterialien oder bioinspirierte Gerüststrukturen. Die Herstellungsmethode ist dabei einfach und vielseitig und stellt eine viel versprechende Alternative zu anderen Template-basierten Synthesemethoden dar.“

Ansprechpartner: Prof. Cosima Stubenrauch, Institut für Physikalische Chemie, Tel. 0711/685-64443,

e-mail: cosima.stubenrauch@ipc.uni-stuttgart.de

Text und Bild unter http://www.uni-stuttgart.de/hkom/presseservice/mediendienst/13/tm4.html

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunabwehr ohne Kollateralschaden
23.01.2017 | Universität Basel

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie