Synthese und Charakterisierung von thermoplastischen Polysaccharidderivaten:
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2010
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TECHNISCHE
UNIVERSITAET DRESDEN
FAKULTAET FORST-, GEO- UND HYDROWISSENSCHAFTEN
SYNTHESE UND CHARAKTERISIERUNG VON THERMOPLASTISCHEN
POLYSACCHARIDDERIVATEN
DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES DOCTOR RERUM
NATURALIUM (DR. RER. NAT.)
VORGELEGT VON DIPL.-CHEM. ANDRE LEHMANN
GUTACHTER:
HERR PROF. DR. STEFFEN FISCHER TU DRESDEN FAKULTAET FUER FORST-, GEO- UND
HYDROWISSENSCHAFTEN, THARANDT
HERR PROF. DR. HANS-PETER FINK FRAUNHOFER INSTITUT FUER ANGEWANDTE
POLYMERFORSCHUNG, POTSDAM-GOLM
DRESDEN, 30. APRIL 2010
2010
B
31 165
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DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALT
1 EINLEITUNG 8
2 STAERKE 11
2.1 STRUKTUR VON STAERKE 11
2.1.1 AMYLOSE 13
2.1.2 AMYLOPEKTIN 15
2.2 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON STAERKE 16
2.2.1 QUELLVERMOEGEN 16
2.2.2 RETROGRADATION 17
.3 CELLULOSE 18
3.1 KRISTALLSTRUKTUR 18
3.2 MORPHOLOGIE 19
4 VERESTERUNGSREAKTIONEN AN STAERKE 21
4.1 PRINZIPIEN DER CHEMISCHEN UMSETZUNG 21
4.2 EINFLUSS DER STAERKEART AUF RESULTIERENDE MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN
24
4.2.1 STAERKEARTEN 24
4.2.2 SYNTHESEN VON STAERKEACETAT 25
4.3 EINFLUSS DER SYNTHESEMETHODE VON STAERKEACETATEN AUF STRUKTUREN UND
EIGENSCHAFTEN 28
4.3.1 DYNAMIC-VAPOUR-SORPTION (DVS) MESSUNGEN AN STAERKEACETATEN 33
4.3.2 KRISTALLINITAETSUNTERSUCHUNGEN AN STAERKEACETATEN 34
4.3.3 REAKTIONSKINETISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR KALIUMCARBONAT INDUZIERTEN
ACETYLIERUNG VON STAERKE 37
4.3.4 FT-RAMAN SPEKTROSKOPIE ZUR BESTIMMUNG DES ACETYLIERUNGSGRADES VON
STAERKEN 40
IMAGE 3
5 HERSTELLUNG VON STAERKEPROPIONAT UND DARAUF BASIERENDE
VERBUNDMATERIALIEN 43
5.7 SYNTHESE VON STAERKEPROPIONAT 43
5.1.1 DVS-MESSUNGEN AN STAERKEPROPIONATEN 47
5.1.2 DSPROPIONAT-BESTIMMUNG MITTELS FT-RAMAN SPEKTROSKOPIE 48
5.2 STAERKEPROPIONATBASIERTE COMPOSITE 49
5.2.1 COMPOUNDIERUNG VOR DER SYNTHESE MIT CELLULOSEETHER 49
5.2.2 COMPOUNDIERUNG NACH DER SYNTHESE DURCH FASERVERSTAERKUNG 53
6 IONISCHE FLUESSIGKEITEN IN DER POLYSACCHARIDCHEMIE 56
6.1 VERESTERUNG VON STAERKE IN L-N-BUTYL-3-METHYLIMIDAZOLIUMCHLORID UND
DARAUS RESULTIERENDE SUBSTITUENTENVERTEILUNGEN 59
6.1.1 VERGLEICH ZWISCHEN STAERKE UND CELLULOSE ALS AUSGANGSMATERIAL 64
6.1.2 EINFLUSS DER REAKTIONSBEDINGUNGEN AUF DEN MOLEKULAREN ABBAU 65
6.1.3 EINFLUSS DER REAKTIONSTEMPERATUR 67
6.1.4 VARIATION DES VERWENDETEN CO-KATALYSATORS 68
6.1.5 SYNTHESE VON STAERKEPROPIONAT IN [C4MIM] + CL 70
6.1.6 THERMISCHE ANALYSEN 73
7 EINSATZ VON KATALYTISCHEN MENGEN IONISCHER FLUESSIGKEIT ZUR SYNTHESE
VON POLYSACCHARIDDERIVATEN 75
7.1 DARSTELLUNG VON STAERKEDERIVATEN 76
7.1.1 SYNTHESE VON STAERKEESTERN 76
7.1.2 EINFLUSS DER REAKTIONSTEMPERATUR 78
7.1.3 EINFLUSS DER CHEMISCHEN STRUKTUR DER IL AUF DIE
ACETYLIERUNGSREAKTION.. 79
7.1.4 UNTERSUCHUNGEN ZUM MOLEKULAREN ABBAU 83
7.2 SYNTHESE VON STAERKEETHERN 85
7.3 DARSTELLUNG VON CELLULOSEDERIVATEN 86
7.3.1 SYNTHESE VON CELLULOSEACETATEN 86
7.3.2 DARSTELLUNG VON TRIMETHYLSILYLCELLULOSE 86
7.4 ANWENDUNG VON SALZSCHMELZEN ZUR CHEMISCHEN MODIFIZIERUNG VON
CELLULOSE 88
IMAGE 4
8 SYNTHESE VON STAERKEMISCHDERIVATEN 92
8.1 DARSTELLUNG VON HYDROXYALKYLIERTEN STAERKEACETATEN 93
8.2 HERSTELLUNG VON STAERKEMISCHESTERN 94
8.2.1 DARSTELLUNG VON STAERKEACETATOCTANOAT UND -ACETATLAURAT 95
8.2.2 DARSTELLUNG VON STAERKEMISCHESTERN DURCH EINSATZ VON IN-SITU
GENERIERTER IONISCHER FLUESSIGKEIT 98
9 ZUSAMMENFASSUNG 116
10 ANLAGEN 119
10.1 EXPERIMENTELLES 119
10.1.1 CHEMIKALIEN 119
10.1.2 METHODISCHES 120
10.1.3 PRAEPARATIONSVORSCHRIFTEN 126
10.2 VERZEICHNIS DER PUBLIKATIONEN 131
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