Prozess- und Strukturmodell für Polybenzoxazin-Vitrimere

Vitrimere sind ein effektiver Ansatz Polymere ganzheitlich nachhaltig zu gestalten und die Herausforderungen von vernetzten Kunststoffen in Bezug auf die Kreislaufwirtschaft zu überwinden. Durch ihre Vorteile wie die Reparierbarkeit und Rezyklierbarkeit können Vitrimere als Substitution kommerzieller Duromere einen positiven Einfluss auf die Umwelt und Gesellschaft haben. Viele verschiedene Vitrimersysteme und kovalent adaptive Austauschmechanismen haben sich in der Forschung etabliert, dennoch sind diese Polymere und ihre Eigenschaften noch nicht in Anwendungen von Nutzen. Eine wesentliche Herausforderung von Vitrimeren ist die unbekannte Beständigkeit der kovalent adaptiven Netzwerkverbindungen sowie oftmals unzureichend verstandene Struktur-Eigenschaftsbeziehungen.
Ausgehend von dem unzureichenden Verständnis der Eigenschaften und Abhängigkeiten kovalent adaptiver Polybenzoxazine fokussieren die Forschungsziele dieser Arbeit I) die Prozessabhängigkeiten von der Struktur und den physikalischen Eigenschaften, II) die Charakterisierung von vitrimeren Eigenschaften sowie deren Abhängigkeiten von Polymerisationszuständen und III) die Beständigkeit von Vitrimeren und kovalent adaptiven Bindungen gegenüber Dauerbelastung und Alterung. Anhand der Teilziele soll ein Modell zur Beschreibung von Limitationen und Herausforderungen kovalent adaptiver bzw. vitrimerer Polymere hinsichtlich der Charakterisierung und Anwendung erstellt werden. Die Untersuchungen beschränken sich im Rahmen der Arbeit auf Polybenzoxazin-Amin-Copolymere, am Beispiel von bisphenol-A basierten Polybenzoxazin (BA-a) und dem Polyetheramin, Jeffamine ED-600. Bereits bekannte Wechselwirkungen zwischen Aminen und Benzoxazinen sind in dieser Arbeit nachgewiesen und erstmals werden Strukturabhängigkeiten von Stöchiometrie und Polymerisationsbedingungen aufzeigbar.