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Main Title: Herstellung von Porenmembranen aus Polyacrylsäure-Dispersionen mit einstellbaren Stofftransporteigenschaften
Translated Title: Synthesis of porous membranes from polyacrylic acid dispersions with adjustable mass transport
Author(s): Mähr, Ulrich
Advisor(s): Schomäcker, Reinhard
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Mittels radikalischer Fällungspolymerisation von Acrylsäure konnten Polyacrylsäure-Dispersionen mit Teilchendurchmessern zwischen 90 nm und 260 nm hergestellt werden. Es wurde gefunden, daß die Größe der Polyacrylsäureteilchen vom Monomergehalt des Reaktionsgemisches abhängt. Durch die interpartikuläre Vernetzung von Polyacrylsäureteilchen in Dispersionen mit Diglycidylether konnten poröse Polymermembranen hergestellt werden. Es konnte ein Modell aufgestellt und experimentell bestätigt werden, das die Permeabilität der Polyacrylsäure-Membran in Abhängigkeit der Herstellungsbedingungen beschreibt. Dabei konnte festgestellt werden, daß nur die Größe der Polyacrylsäurepartikel und der Polymergehalt der verwendeten Dispersion einen Einfluß auf die Permeabilität der Polyacrylsäure-Membran haben. Durch unterschiedliche Herstellungsbedingungen konnte die Permeabilität der Polyacrylsäure-Membran zwischen 5 und 15000 m3N/( m2 h bar ) eingestellt werden. Der mittlere Porendurchmesser dieser Membranen lag zwischen 50 nm und 4000 nm. Bei der Untersuchung der Polyacrylsäure-Membran mit anderen Charakterisierungsmethoden wie Quecksilber-Porosimetrie oder Adsorptionsmessungen konnte festgestellt werden, daß neben dem Makroporen-System noch ein weiteres mesoporöses Netzwerk existiert. Diese beobachteten Mesoporen befinden sich in den Polymerpartikeln und sind 5-10 nm groß. Das Modell für die Permeabilität der Polyacrylsäure-Membran wurde um die Mesoporen in den Polymerpartikeln erweitert. Permeabilitätsmessungen mit verschiedenen Gasen zeigten, daß die Gase unterschiedlich stark die Mesoporen als Transportwege nutzen können. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Zugänglichkeiten der Mesoporen für unterschiedliche Gase konnte das erweiterte Modell für die Permeabilität der Polyacrylsäure-Membran experimentell bestätigt werden. Mit Hilfe des Dusty-Gas-Modells konnte der Gesamtstofftransport in der Polyacrylsäure-Membran beschrieben werden. Dabei konnten die Anteile von diffusivem und konvektivem Transport für verschiedene Membranen ermittelt werden.
By radical precipitation polymerization of acrylic acid could be synthesized polyacrylic acid dispersions with diameters between 90 nm and 260 nm. It has been found that the size of the polyacrylic acid particles is depending on the monomer content of the starting solution. With the interparticle crosslinking of the polyacrylic acid particles in dispersion with diglycidyl ether it is possible to produce porous polymer membranes. It could be established and experimental confirmed a model which describes the dependance of the permeability of the polyacrylic acid membranes from the synthesis conditions. Only the size of the polyacrylic acid particles and the polymer content of the used dispersion have influence on the permeability of the polyacrylic acid membranes. The permeability could be varied between 5 and 15000 m3N/( m2 h bar ) by different synthesis conditions. The average pore diameter was between 50 nm and 4000 nm. With other characterization methods for investigating the structure of the polyacrylic acid membranes it has been found out that beside the macropous system another porous network exists. The observed smaller pores are located in the polymer particles and have a size between 5-10 nm. With the dusty gas model it is possible to describe the total mass transport in the polyacrylic acid membrane. The different parts of diffusion and convection of the total mass transport could be determined.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-2159
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/610
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-313
Exam Date: 11-May-2001
Issue Date: 2-Jul-2001
Date Available: 2-Jul-2001
DDC Class: 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): Dusty-Gas-Modell
Fällungspolymerisation
Polymermembran
Stofftransport
Vernetzung
Crosslinking
Dusty-gas-model
Mass transport
Polymer membrane
Precipitation polymerization
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