Ring-opening polymerization started by photo base generators

Die Verwendung von Licht zur Auslösung chemischer Reaktionen hat sich zu einer leistungsstarken Strategie in der modernen Chemie entwickelt, und ihre Integration in die Polymer- und Materialwissenschaften hat das etablierte Forschungsfeld der Photopolymerisation begründet. Seit Jahrzehnten wird diese Technologie erfolgreich in radikal-initiierten Härtungsprozessen eingesetzt, insbesondere bei Beschichtungen, Klebstoffen und neuerdings auch im 3D-Druck. In den letzten Jahren hat sich die Aufmerksamkeit jedoch zunehmend auf die ionische Photopolymerisation verlagert. Diese ionischen Ansätze, die entweder auf kationischen oder anionischen Mechanismen beruhen, bieten mehrere Vorteile, darunter verbesserte Kontrolle über die Polymerarchitektur sowie Zugang zu zuvor unzugänglichen Polymerklassen im 3D-Druck. Solche Eigenschaften machen die ionische Photopolymerisation besonders attraktiv für neuartige, hochpräzise Anwendungen, einschließlich der additiven Fertigung.Im Mittelpunkt jedes photochemischen Prozesses steht das photoinitiierende System. In diesem Zusammenhang haben Photobasengeneratoren (PBGs) zunehmende Aufmerksamkeit als vielversprechende Alternativen zu Photoradikalgeneratoren (PRG) und Photosäurengeneratoren (PAG) gewonnen. Im Vergleich zu PRGs bieten PBGs den Vorteil einer besseren Kontrolle, während sie im Gegensatz zu PAGs Probleme wie Metallkorrosion vermeiden. Diese Eigenschaften erweitern ihre Anwendbarkeit in sensiblen Bereichen, beispielsweise in der Elektronik- und Automobiltechnik, und machen PBGs zugleich zu effektiven Initiatoren für die Ringöffnungspolymerisation zyklischer Verbindungen.Daher fokussierte sich diese Arbeit auf die PBG-vermittelte Ringöffnungspolymerisation von zyklischen Estern und Amiden. Im ersten Teil der Arbeit wurde das Polymerisationsverhalten von ε-Caprolacton, ε-Caprolactam und 2-Azetidinon untersucht, indem verschiedene PBGs verwendet wurden. Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der temperaturabhängigen Reaktivität, um das Potenzial für Anwendungen im 3D-Druck bei erhöhten Temperaturen zu bewerten. Die Studie umfasste außerdem die Synthese von N-substituierten und N unsubstituierten 2-Azetidinon-Derivaten, die anschließend photoinduzierten ROP Experimenten unterzogen wurden. Abschließend wurde die Optimierung des Monomerumsatzes und der Polymerisationskinetik durch Anpassung der Reaktionstemperatur, der PBG-Konzentration und der Menge des Co-Initiators durchgeführt.