Influence of Polymer-Solid Contacts on Chain Order and Dynamics Probed by Advanced NMR Spectroscopy

Final Report Abstract

Im Rahmen des Projekts wurden moderne Festkörper-NMR-Verfahren eingesetzt, um Konformation, Kettenordnung und Dynamik von Polymeren in Substanz, an der Grenzfläche zu Festkörpern und in der Interphase von Nanokompositen auf molekularer Ebene zu untersuchen. Die Wechselwirkung von Nanopartikeln mit der Schmelze erwies sich als geringer als bei Projektbeginn erwartet, läßt sich jedoch durch Funktionalisierung der Oberfläche steigern. Diese Befunde stehen im Einklang mit der Erkenntnissen anderer Projekte im Rahmen des Schwerpunktprogramms, in denen die Dicke der sogenannten Interphase direkt beobachtet werden konnte. Die Unterschiede der Dynamik in dieser Interphase zur Dynamik in der Polymerschmelze sind jedoch gering. Die Ergebnisse des Projekts haben neben den Originalpublikationen bereits Eingang in Übersichtsartikel in prominenten internationalen Journalen gefunden. Aktuelle Entwicklungen zur NMR-Signalsteigerung werden es erlauben, solche Untersuchungen in Zukunft mit noch höherer Aussagkraft durchführen zu können.

Publications

• “Solid-State NMR in Macromolecular Systems: Insights on How Molecular Entities Move”, Accounts of Chemical Research 46, 1996–2007 (2013)
  M. R. Hansen, R. Graf, H. W. Spiess
  
• „BaBa-xy16: Robust and broadband homonuclear DQ recoupling for applications in rigid and soft solids up to the highest MAS frequencies”, J. Magn. Reson. 212, 204-215 (2011)
  K. Saalwächter, F. Lange, K. Matyjaszewski, C.-F. Huang, R. Graf
  
• “Solid-State NMR of Polymers” in Polymer Science: A Comprehensive Reference, Elsevier, Volume 2, 185-219 (2012)
  K. Saalwächter, H. W. Spiess
  
• “Glass transition of poly(ethylmethacrylate) admixed and bound to nanoparticles“, J. Chem. Phys. 138, 12A503, 1-6 (2013)
  C. Friedrichs, S. Emmerling, G. Kircher, R. Graf, H. W. Spiess
  
• “Probing Macromolecular and Supramolecular Structure, Dynamics, and Function by Magnetic Resonance”, Adv. Polym. Sci. 261, 295–320 (2013)
  H. W. Spiess
  
• “Chemical Mapping of Silica Prepared via Sol−Gel Reaction in Rubber Nanocomposites”, Macromolecules, 48, 1093−1103 (2015)
  Elena Miloskovska, C. Friedrichs, D. Hristova-Bogaerds, O. Persenair, Martin van Duin, M. R. Hansen, G. de With
  
• „Interplay of Structure and Dynamics in Functional Macromolecular and Supramolecular Systems as revealed by Magnetic Resonance Spectroscopy". Chemical Reviews, 2016, 116 (3), pp 1272–1308
  M. R. Hansen, R. Graf, H. W. Spiess