Forschung - Arbeitspakete

Herstellung von Silikonen  

M. Sc. Christopher Ryll  CO2 kann als Sauerstoffquelle zur Oligo- und Polysiloxansynthese eingesetzt werden. Bei diesem neuen Verfahren werden Aminosilane verwendet, die aus preisgünstigen Chlorsilanen und Aminen herstellbar sind. Sie enthalten somit Silicium-Kohlenstoff-(Si-C)- und Silicium-Stickstoff-(Si-N)-Bindungen, wobei CO2 in die Si-N-Bindungen quantitativ insertiert. Es entstehen Carbamoyloxysilane mit Si-O-C-N-Bausteinen aus denen cyclische Oligosiloxane, Polysiloxane (PDMS), sowie symmetrische und asymmetrische Harnstoffe gebildet werden können.

Isolierung von Isocyanaten und Diisocyanaten

M. Sc. Franziska GründlerBei der Thermolyse der Carbamoyloxysilane entstehen u.a. zunächst Isocyanate und Amine, die anschließend zu den gewünschten symmetrischen und asymmetrischen Harnstoffen reagieren. Unter bestimmten Bedingungen ist es möglich, die intermediär gebildeten Isocyanate abzutrennen. Das Verfahren stellt damit eine Phosgen-freie Isocyanat-Synthese dar. Der Prozess der Isocyanat-Herstellung und Isolierung soll zur Gewinnung von Diisocyanaten erweitert werden. 

Synthese neuartiger Isocyanat-Aminosilan-Polymere 

M. Sc. Marlene BaumhardtWie CO2 insertieren auch Isocyanate in die Si-N-Bindung von Aminosilanen. Daher können Diisocyanate mit Diaminosilanen sowie verwandte Verbindungen wie beispielsweise Tri- und Tetraaminosilane und deren Gemische zu neuartigen Polymeren umgesetzt werden, wobei die Eigenschaften der neuen Polymerklasse in weiten Bereichen variierbar und einstellbar sind. Es werden die chemisch-physikalischen Eigenschaften der Produkte und ihre Verarbeitbarkeit untersucht. Zusätzlich soll getestet werden, ob sich die so hergestellten neuartigen Polymere für die Herstellung von z.B. Kunststoffhalbwerkzeugen, Schäumen und Beschichtungen eigenen. 

Neuartige CO2-Speicher

M. Sc. Marcus HerbigDurch die Immobilisierung von Aminosilanen und/oder Oligosilazanen auf festen Oberflächen soll ein System entwickelt werden mit dem CO2 (reversibel) in die Silicium-Stickstoff-Bindungen aufgenommen werden kann. Damit ergeben sich neue Möglichkeiten der mobilen CO2-Speicherung und Aufreinigung von Industrieabgasen. Die Immobilisierung der Aminosilane und Silazane wird dabei über entsprechende organische und anorganische Substituenten sowie weitere Konzepte erfolgen. Detaillierte Untersuchungen zum Insertionsmechanismus sind ebenfalls in Arbeit.

Carbamatsynthese aus Aminosilanen

Wichtige industrierelevante Carbamate werden bisher über zwei Stufen dargestellt. Dabei kommen unter anderem Isocyanate zum Einsatz. Doch gerade Monoisocyanate, die nicht unmittelbar in der Polymerindustrie verwendet werden, sind spärlich verfügbar. Bei der hier zu untersuchenden Synthese sollen Carbamate direkt aus Aminosilanen und ohne den Einsatz von Isocyanaten dargestellt werden. Das Verfahren stellt darüber hinaus einen CO2-verbrauchenden Prozess dar, da dieses durch die Reaktion mit Silanen aktiviert wird.

Begleitende quantenchemische Berechnungen 

M. Sc. Lia GevorgyanErgänzend zu den experimentellen Arbeiten werden quantenchemische Berechnungen durchgeführt. Dazu wird hauptsächlich das Programmpaket GAUSSIAN genutzt. Es sollen z.B. die energetisch günstigsten Aminosilan-Substituenten für die CO2- und die Isocyanat-Insertion berechnet werden. Auch werden die Aktivierungsenergien für postulierte Übergangszustände betrachtet. Hierdurch kann ein vertiefter Einblick in die ablaufenden Mechanismen gewonnen werden.