Funktionelle Azide für die Oberflächenmodifizierung von Polyolefinen

Polyolefine stellen die wichtigste Klasse der synthetischen Kunststoffe und sind in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens zu finden. Neben der Verpackungsindustrie ist die textilverarbeitende Industrie einer der Hauptabnehmer für Polyolefine. Den Vorteilen von Polyolefinen wie die ausgesprochen geringe Dichte, die ausgezeichnete Recyclingfähigkeit und die chemische Resistenz stehen die sehr geringe Oberflächenenergie und das Fehlen funktioneller Gruppen gegenüber. Dies führt u.a. zu einer schlechten Verkleb- und Bedruckbarkeit sowie zu einer schnellen, ungewünschten elektrischen Aufladung. Das Fehlen von funktionellen Gruppen wiederum verbietet in den meisten Fällen eine nachträgliche Ausrüstung, die für viele textile Anwendungen unerlässlich ist. Das Ziel des Forschungsvorhabens war es daher, die grundlegenden Anwendungs- und Prozessparameter für die Verwendung von funktionalisierten Aziden als neuartige Reagenzien für die Veredlung von Polyolefinfasern zu erarbeiten. So können Azide thermisch oder unter UV-Licht Stickstoff abspalten und dadurch hochreaktive Nitrene bilden, die wiederum in Gegenwart von Kohlenwasserstoffen unter Insertion mit C-H-Bindungen reagieren können, so dass sich Azide grundsätzlich zur Oberflächenmodifizierung von polyolefinischen Fasermaterialien eignen.

Abbildung 1: Bildung eines Nitrens aus Aziden und Insertion in die C-H Bindung.

 

Im vorliegenden Forschungsprojekt konnte gezeigt werden, dass sich polyolefinische Fasern aus Polypropylen, Polyethylen und hochfestem Dyneema über eine photochemische Aktivierung mit funktionellen Aziden hydrophilieren und anfärben lassen. Darüber hinaus konnten die über Azide eingeführten Oberflächengruppen (Amino- und Carboxylgruppen, Silane) für nachfolgende Funktionalisierungen genutzt werden, wie etwa für die Ausrüstung mit Polyvinylamin oder für die Verbesserung von Sol-Gel-Beschichtungen.

Abbildung 2: Mit einem Azido-Silan ausgerüstete Polypropylenfasern (REM).


Angaben zum Forschungsvorhaben:

Forschungsthema: Funktionelle Azide für die Oberflächenmodifizierung von Polyolefinen
IGF-Vorhaben Nr. 17426 N
Laufzeit: 01.09.2012 - 31.08.2014

Ansprechpartner: Dr. Klaus Opwis, Tel.: +49-2151/843-2014, e-Mail: opwis@dtnw.de