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→

Aktuelle Stellenangebote und Informationen zu Abschlussarbeiten,  Forschungspraktika und Studienarbeiten. Mehr→

Ionenleitfähige Polymere

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: Pia Sassmann, Tobias Boehnke

Aktuelles Projekte: Entwicklung einer in situ gefertigten Multiringelektrode zur tiefengestaffelten Überwachung des Feuchteverhaltens in Betonbauteilen ❖ Elektrochrome Bauteile zur Anwendung in einem Korrosions- bzw. KKS-Monitoringsystem

Abgeschlossene Projekte: 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, 273857–3867. 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 201925, 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

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 2-Komponenten Sanierungssystems zur Behandlung von Rissflanken in Stahlbeton ❖ Entwicklung eines kationischen Hydrogels für die Betonsanierung

Abgeschlossene Projekte: Chloridentzug mit Hydrogelen

Veröffentlichungen:

  • 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 201811, 422–423.
  • Preparation and characterisation of highly alkaline hydrogels for the re-alkalisation of carbonated cementitious materials
    A. Jung, O. Weichold
    Soft Matter. 201814, 8105–8111. https://doi.org/10.1039/C8SM01158C

Bio-basierte 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: Markus Brenner, Tobias Boehnke, Fabian Weitenhagen, Nils Münstermann

Aktuelle Projekte: Bio-basierte Lasuren und Klebstoffe für Holz ❖ Biosuperabsorber ❖ Recyclingschäume ❖ Biokomposit-Werkstoff ❖ KeraSan ❖ biobasierte Compounds ❖ Biokunststoffe auf Chitinbasis

Abgeschlossene ProjekteBaumaterial aus Federn ❖ Brandschutz Holz

Veröffentlichungen:

  • 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).
 

Seit 1.1.2019 läuft das ZIM-Innovationsnetzwerk NawaMe: Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen für den Metallleichtbau. Um immer am Puls der Zeit zu sein, besteht im Innovationsnetzwerk NawaMe eine enge Zusammenarbeit mit innovativen Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Gemeinsam mit anderen Netzwerkpartnern entwickeln wir im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten neue Lösungen aus nachwachsenden Rohstoffen und Metall für das Bauwesen.

NaWaMe geht in die zweite Runde: am 1.1.2020 begann die zweite Phase des Netzwerks. Das ibac arbeitet im Rahmen des Netzwerks seit September 2019 an der Entwicklung nachwachsender Elastomerlager. Dabei sollen die aktuell aus petrochemischen Quellen stammenden Komponenten schrittweise durch natürliche ersetzt werden, natürlich ohne Einbußen in den mechanischen Kennwerten.

Ansprechpartner: Markus Brenner

Aktuelle ProjekteNachwachsende Elastomerlager

Zement / Polymerkomposite

Diese Werkstoffe leben vom Mehrwert, den Polymere in die ansonsten anorganisch gebundenen Systeme einbringen. Die Entwicklung von maßgeschneiderten Polymeren für polymermodifizierte zementgebundene Systeme (PCC), polymerimprägnierte Betone (PIC) und polymere Betonzusatzmittel und –stoffe erfordert die genaue Kenntnis der Wechselwirkungen an den Grenzflächen des Zementsteins und der Zuschlagstoffe.

Ansprechpartner: Pia Sassmann

Aktuelles Projekt: Numerische Strukturanalyse für das in silico Design moderner Hybridmaterialien

Analytik und Prozesstechnik

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 Prof. Weichold 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 Prof. Weichold 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 Prof. Weichold.

Poly News

Lust auf innovative chemische Forschung mit direktem Anwendungsbezug? Schnuppern Sie doch mal als HiWi oder Forscher bei uns rein. Mehr→

Neue Veröffentlichung

T. B. Mrohs, O. Weichold Multivalent Allylammonium-Based Cross-Linkers for the Synthesis of Homogeneous, Highly Swelling Diallyldimethylammonium Chloride Hydrogels Gels 2022,

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Neuer Doktorand

Seit Januar unterstützt Nils Münstermann die Arbeitsgruppe im Bereich bio-basierte Baustoffe und entwickelt quellbare Chitosanderivate für Beton- und Agraranwendungen.

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Vortragsankündigung

O. Weichold Alkaline hydrogels – multifunctional materials for concrete rehabilitation – International Congress on Polymers in Concrete (IPCIC 2022) VERSCHOBEN

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Vortragsankündigung

O. Weichold Hochalkalische Hydrogele – die Schweizer Taschenmesser der Instandsetzung NuBau – 5. Tagung Nutzerorientierte Bausanierung, Weimar. VERSCHOBEN AUF 2023

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Neue Veröffentlichung

M. Brenner, O. Weichold Poultry Feather Waste as Bio-Based Cross-Linking Additive for Ethylene Propylene Diene Rubber Polymers 2021, 13(22), 3908

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Masterarbeit abgeschlossen

Herzlichen Glückwunsch an Nils Münstermann zum erfolgreichen Abschluss der Masterarbeit mit dem Titel „Synthese und Eigenschaften von Superabsorbern auf Basis

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Titelseite

Die Veröffentlichung Alkaline hydrogels as ion-conducting coupling material for electrochemical chloride extraction von Andre Jung in Mater. Corr. hat es

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Neue Veröffentlichung

P. B. Sassmann, O. Weichold Synergistic effects in cross-linked blends of ion-conducting PEO-/PPO-based unsaturated polyesters Ionics 2021, 27, 3857–3867 (open access)

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Vortrag

Bericht aus dem laufenden Projekt Rissinjektion: O. Weichold Acrylatfreie Zweikomponentengele zur Rissverpressung 7. Kolloquium „Erhaltung von Bauwerken“, Technische Akademie Esslingen, 14.7.2021,

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