Polymere Materialien
Im Forschungsfeld Polymere Materialen wird durch eine naturwissenschaftliche Materialforschung zum einen neues grundlegendes Wissen und Können erarbeitet, zum anderen das Know-how sowie die technischen Voraussetzungen geschaffen, um die Fragestellungen der anwendungsorientierten Materialentwicklung des ibac bearbeiten zu können.
Die Arbeitsgruppe Polymere Materialien betreut auch die chemische und instrumentelle Analytik. Mehr→
Lust auf innovative chemische Forschung mit direktem Anwendungsbezug? Hier geht es zu den Angeboten nicht nur für Chemiker.
Biobasierte Baustoffe
Die Natur produziert eine Vielzahl von Stoffen in großen Mengen. Jeder von ihnen besitzt eine einzigartige Kombination an nützlichen Eigenschaften, wodurch das Potential für die Entwicklung neuer Werkstoffe heute noch gar nicht absehbar ist. Trotzdem wird ein Großteil lediglich thermisch verwertet oder muss aufwendig deponiert werden.
In diesem Schwerpunkt entwickeln wir Methoden zur rohstofflichen und werkstofflichen Verwertung biogener Reststoffe, d. h. Stoffe die von der Natur in großen Mengen produziert, aber bisher kaum als Ressourcen genutzt werden und vor allem nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen. Unsere Wesentlichen Quellen sind Geflügelfedern, Krabbenschalen, Insektenpanzer und Gräser. Durch chemische Verfahren werden diese so aufgeschlossen, modifiziert und/oder verarbeitet, dass sie in die wirtschaftliche Wertschöpfung eingebunden werden können. Dort bietet ihr Einsatz die Möglichkeit materialspezifische Vorteile zu nutzen, die CO2-Bilanz zu verbessern und so den Weg hin zu einer auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Gesellschaft zu ebnen.
Ansprechpartner: Fabian Weitenhagen, Nils Münstermann, Paul Marten, Lena Schmitz
Aktuelle Projekte: Biokompositwerkstoffe ❖ Bio-basierte Lasuren und Klebstoffe für Holz ❖ Biosuperabsorber ❖ Recyclingschäume
Abgeschlossene Projekte: KeraSan ❖ biobasierte Compounds ❖ Biokunststoffe auf Chitinbasis ❖ Baumaterial aus Federn ❖ Brandschutz Holz
Veröffentlichungen:
- A fire-retardant coating for wood made from chitosan itaconate
N. Münstermann, O. Weichold
Prog. Org. Coatings 2024, 197, 108793. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108793 - Chitosan itaconate based water- and stain-repellent coatings for wood
N. Münstermann, O. Weichold
Prog. Org. Coatings 2024, 194, 108630. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108630 - Poultry Feather Waste as Bio-Based Cross-Linking Additive for Ethylene Propylene Diene Rubber
M. Brenner, O. Weichold
Polymers 2021, 13, 3908. https://doi.org/10.3390/polym13223908 (open access) - Autogenous Cross-Linking of Recycled Keratin from Poultry-Feather Waste to Hydrogels for Plant-Growth Media
M. Brenner, O. Weichold
Polymers 2021, 13, 3581. https://doi.org/10.3390/polym13203581 (open access) - Protein Hydrolysates from Biogenic Waste as an Ecological Flame Retarder and Binder for Fiberboards
M. Brenner, O. Weichold
ACS Omega 2020, 5, 32227. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03819 (open access). - Anti-Frothing Effect of Poultry Feathers in Bio-Based, Polycondensation-Type Thermoset Composites
M. Brenner, C. Popescu, O. Weichold
Appl. Sci. 2020, 10, 2150. https://doi.org/10.3390/app10062150 (open access). - Sorption-active transparent films based on chitosan
M. B. Endres, O. Weichold
Carbohydrate Polym. 2019, 208, 108–114. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.12.031
Gele
Umweltbewusstes Bauen erfordert nicht nur Innovationen im Neubaubereich, sondern auch neue Wege der Instandsetzung. Heutige Maßnahmen erfordern häufig ein stark invasives Eingreifen in die Struktur der Bauwerke. Hydrogele, d. h. wasserquellbare oder gequollene Polymernetzwerke, sind eine ausgezeichnete Alternative zur nachhaltigen, kostengünstigen und minimalinvasiven Sanierung.
Flüssiges Wasser bzw. die periodische Änderung des Sättigungsgrades spielt in unseren Breiten eine wesentliche Rolle in porösen Baustoffen und ist nicht zuletzt für viele Schäden verantwortlich. Gele können durch ihr einstellbares Quellverhalten einen wesentlichen Beitrag zur Regulierung des Feuchtehaushalts in Baustoffen beitragen.
Zusätzlich zur Feuchtigkeit können aus der Umwelt eingetragene Stoffe wie z. B. Kohlendioxid, Tausalze u. ä. zu Schäden an Bewehrungsstählen aber auch am Zementstein führen. In den laufenden Projekten gehen wir vornehmlich das Problem von korrodierendem Stahl in zementgebundenen Baustoffen mit Hilfe von alkalischen Hydrogelen an. Hierbei wird das Prinzip eines Ionentauschers ausgenutzt, um z. B. Carbonationen aus dem Porengefüge zu entfernen und durch Hydroxid zu ersetzen. Wesentliche Untersuchungsgegenstände sind dabei neben der Dynamik des Ionenaustauschprozesses auch Methoden zur Kontrolle der rheologischen Eigenschaften der Gele, um diese optimal für ihre jeweiligen Applikationen z. B. an Wand, Decke oder in Rissen einzustellen. Am Ende des Prozesses können unsere Gele rückstandsfrei von den Oberflächen entfernt werden.
Ansprechpartner: Tim Mrohs
Aktuelle Projekte: Entwicklung eines kationischen Hydrogels für die Betonsanierung
Abgeschlossene Projekte: Entwicklung eines 2-Komponenten Sanierungssystems zur Behandlung von Rissflanken in Stahlbeton ❖ Chloridentzug mit Hydrogelen
Veröffentlichungen:
- A Simple Preparation of Crosslinked, Highly Alkaline Diallyldimethylammonium Hydroxide Hydrogel Particles via Inverse Static Anion Exchange
T. B. Mrohs, O.Weichold
Gels 2024, 10, 743. https://doi.org/10.3390/gels10110743 (open access) - Hydrolytic Stability of Crosslinked, Highly Alkaline Diallyldimethylammonium Hydroxide Hydrogels
B. Mrohs, O. Weichold
Gels 2022, 8, 669. https://doi.org/10.3390/gels8100669 (open access)
- A 3-in-1 alkaline gel for the crack injection in cement-based materials with simultaneous corrosion protection and re-passivation of crack-crossing steel rebars
Jung, O. Weichold
Construction and Building Materials 2022, 344, 128092. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128092 - Multivalent Allylammonium-Based Cross-Linkers for the Synthesis of Homogeneous, Highly Swelling Diallyldimethylammonium Chloride Hydrogels
T. B. Mrohs, O. Weichold
Gels 2022, 8, 100. https://doi.org/10.3390/gels8020100
- Alkaline hydrogels as ion-conducting coupling material for electrochemical chloride extraction
A. Jung, A. Faulhaber, O. Weichold
Mater. Corr. 2021, 72, 1448–1455. https://doi.org/10.1002/maco.202112373 (open access)
- Influence of Environmental Factors on the Swelling Capacities of Superabsorbent Polymers Used in Concrete
A. Jung, M. B. Endres, O. Weichold
Polymers 2020, 12, 2185. https://doi.org/10.3390/polym12102185 (open access)
- Realkalisierung mit hoch-alkalischen Gelen
A. Jung, O. Weichold
Beton 2018, 11, 422–423. - Preparation and characterisation of highly alkaline hydrogels for the re-alkalisation of carbonated cementitious materials
A. Jung, O. Weichold
Soft Matter. 2018, 14, 8105–8111. https://doi.org/10.1039/C8SM01158C
Elektrisch und ionisch leitfähige Polymermaterialien auf der Basis von Polyethylenglykol und Lithiumsalzen spielen nicht nur in der Energiewirtschaft eine zentrale Rolle, sondern haben auch in der Bauindustrie ein großes Potential. Die elektrischen Eigenschaften bilden die Basis unserer anwendungsorientierten Materialentwicklung mit dem aktuellen Fokus auf elektrochromen Detektoren und Polymersensoren in ihrer Anwendungen zur Detektion von Betonstahlkorrosion.
Innerhalb des Schwerpunkts „Ionenleitfähige Polymere“ liegt für uns Chemiker die Hauptarbeit im Bereich präparative und angewandte Polymerchemie und wir nutzen die Methoden der „klassischen“ chemischen Strukturaufklärung, wie z. B. NMR, IR oder DSC. Daneben bedienen wir uns typischer elektronischer Messverfahren, Impedanzspektroskopie (EIS) und Cyclovoltammetrie. Im Sinne des interdisziplinären Technologietransfers übertragen wir chemische Sachverhalte auf Probleme aus dem Ingenieurbereich und stellen leisten damit einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung des lösungsorientieren Strategiepools.
Ansprechpartner: Prof. Oliver Weichold
Aktuelle Projekte:
Abgeschlossene Projekte: Entwicklung einer in situ gefertigten Multiringelektrode zur tiefengestaffelten Überwachung des Feuchteverhaltens in Betonbauteilen ❖ Elektrochrome Bauteile zur Anwendung in einem Korrosions- bzw. KKS-Monitoringsystem ❖ Entwicklung eines Systems zur permanenten Überwachung von Korrosion in Stahlbetonbauteilen auf Basis neuartiger injizierbarer Polymer-Sensoren
Veröffentlichungen:
- Synergistic effects in cross-linked blends of ion-conducting PEO-/PPO-based unsaturated polyesters
P. B. Sassmann, O. Weichold
Ionics 2021, 27, 3857–3867. https://doi.org/10.1007/s11581-021-04149-z (open access)
- Elektrochromie zur Visualisierung kleiner Strommengen
T. Juraschek, O. Weichold
Beton 2019, 5, 168–171. - Preparation and characterisation of ion-conductive unsaturated polyester resins for the on-site production of resistivity sensors
P. B. Sassmann, O. Weichold
Ionics 2019, 25, 3971–3978. https://doi.org/10.1007/s11581-019-02958-x - Development of an electrochromic device triggered by the macrocell current in chloride-induced corrosion of steel-reinforced concrete
T. Juraschek, O. Weichold
J. Phys. Org. Chem. 2017;e3739. https://doi.org/10.1002/poc.3739
Zur Durchführung der Forschungs- und Entwicklungsprojekte erweitern wir ständig unsere Ausstattung im Bereich Analytik und Prozesstechnik. Im Bereich der Polymerverarbeitung haben wir mit Walzwerk, Kneter, Extruder und Heizpresse eine komplette Linie zur Herstellung von Compositwerkstoffen im Labormaßstab zur Verfügung. Ansprechpartner im Bereich Polymerverarbeitung ist Thomas Lohmeier.
Stellenangebote
Abschlussarbeiten (Chemie, Bauingenieurwesen, UIW)
Auf der Suche nach einer Bachelor- oder Masterarbeit? Wenn Sie eines unserer Themen interessiert, wenden Sie sich bitte für ein unverbindliches Gespräch an Nils Münstermann oder einen der o. g. Ansprechpartner.
Forschungspraktika (Chemie M. Sc.)
Studierende im Studiengang Chemie (M. Sc.) können bei uns das frei wählbare Forschungspraktikum durchfühen. Bei Interesse an einem der o. g. Forschungsschwerpunkte wenden Sie sich bitte direkt an den zuständigen Ansprechpartner, an Nils Münstermann oder kommen Sie nach Vereinbarung zu einem unverbindlichen Gespräch vorbei.
Studienarbeiten (UIW)
Zu den Umwelt- und technologischen Aspekten unserer Forschungsschwerpunkte bieten wir für Studierende im Studiengang Umweltingenieurwissenschaften die Möglichkeit zur Durchführung von Studienarbeiten. Bei Fragen zu den Themen bzw. einer genaueren Eingrenzung wenden Sie sich bitte direkt an Nils Münstermann.
Poly News
Poly News war gestern. Schauen Sie auf unserem Blog Chemie für nachhaltige Baustoffe vorbei. Mehr→
Neue Mitarbeiterin
Seit dem 01.01. unterstützt uns Ece Meryem Durdagi in der Projekt-administration und -akquise.
Gemeinsame Veröffentlichung
Eine gemeinsame Studie mit der Forschergruppe um Dr. Mag. Sabine Gruber von der Uni Innsbruck und dem FH Campus Wien zu Chitosan aus Insektenlarven. Mehr→
Polymer Blends & Eurofillers
Erfahren Sie die neuesten Ergebnisse aus dem Arbeitskreis vom 27. bis 30. Januar 2025 in Lyon.