KoPPona 2.0: Kontinuierliche Polymerisation in modularen, intelligenten gegen Belagsbildung resistenten Reaktoren. Teilvorhaben: Grenzflächenanaytik und oberflächenchemische Konzepte

Im Rahmen des Arbeitspakets 3.3 fokussiert sich die UPB auf den Mechanismus und die Modellbildung zu den Initialstadien der Belagsbildung. Die Forschung beschäftigt sich dabei mit der Korrelation zwischen der Struktur der relevanten Reaktoroberflächen und den Anfangsstadien solcher Prozesse (Adsorption und Wachstum an Grenzflächen). Die für die Arbeiten grundlegende Hypothese ist, dass die adhäsiven, elektronischen und mikrostrukturellen Eigenschaften der oberflächennahen Randzone des Werkstoffs bei gegebener polymerer Phase (Systeme der Partner BASF, Covestro und Wacker) einen wesentlichen Einfluss auf die initialen Stadien der Belagsbildung haben. Im Vordergrund steht die Messung von molekularen und mikroskopischen Adhäsionsprozessen durch AFM-basierte Methoden. Komplementär dazu erfolgt die spektroskopische Analyse komplexer Werkstoffoberflächen vor, im und nach dem Kontakt mit dem Prozessmedium sowie die elektrochemische Analytik der Reaktoroberflächen bzw. ihrer Beschichtungen. Insbesondere werden sehr dünne Beläge betrachtet (d < 100 nm). Um grundlegende Untersuchungen durchführen zu können, werden nanostrukturierte Modellbeschichtungen mit variierenden Oberflächenenergien, Topographien und elektrochemischen Eigenschaften genutzt, die im Arbeitspaket 5.2 synthetisiert werden.

Es werden dahingehend verschiedene Oberflächentechnologien, welche für dreidimensionale Bauteile geeignet sind, evaluiert. Folgende Prozesse werden für die Oberflächenmodifizierung der Legierungen sowie die Abscheidung anorganischer und polymerer Schichten genutzt: elektrochemische Passivierung und Abscheidung, Atomlagendeposition (ALD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) sowie nasschemische Schichtabscheidung (z.B. hydrothermale Abscheidung, Sol-Gel Abscheidung, Adsorption von makromolekularen Schichten). Die am TMC selbst hergestellten Schichten wie auch vergleichbare kommerzielle Beschichtungen werden am TMC vergleichend hinsichtlich ihrer Struktur und Oberflächenchemie untersucht.

Koordinator:

Hungenberg Consultant

Prof. Dr. Klaus-Dieter Hungenberg

Ortsstr. 135

69488 Birkenau-Hornbach

Projektpartner:

BASF SE

Carl-Bosch-Straße 38

67056 Ludwigshafen am Rhein

Covestro Deutschland AG

Kaiser-Wilhelm-Allee 60

51373 Leverkusen

Ehrfeld Mikrotechnik GmbH

Mikroforum Ring 1

55234 Wendelsheim

Fluitec mixing + reaction solutions AG

Seuzachstraße 40

8413 Neftenbach

SCHWEIZ

Krohne Innovation GmbH

Ludwig-Krohne-Str. 5

47058 Duisburg

Wacker Chemie AG

Hanns-Seidel-Platz 4

81737 München

Rheinisch Westfälische Technische Hochschule Aachen als Körperschaft des öffentlichen Rechts

Templergraben 55

52062 Aachen

für den Lehrstuhl AVT.Systemverfahrenstechnik

vertreten durch den Rektor oder die von ihm beauftragte Person

Ruhr Universität Bochum

Universitätsstraße 150

44801 Bochum

Ausführende Stelle: Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, Prof. Dr. Marcus Grünewald

Lehrstuhl für Elektronische Schaltungstechnik, Prof. Dr. Thomas Musch

Technische Universität Braunschweig

Universitätsplatz 2

38106 Braunschweig

für ihr Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik (ICTV)

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Schlossplatz 4

91054 Erlangen

für ihren Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik (IPAT)

Prof. Dr. Eberhard Schlücker

Cauerstraße 4

91058 Erlangen

Technische Universität Hamburg

vertreten durch den Präsidenten

Am Schwarzenberg-Campus 1

21073 Hamburg

Universität Hamburg

vertreten durch den Präsidenten

Mittelweg 177

20148 Hamburg

Durchführende Stelle: Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Fachbereich Chemie, Institut für Technische und Makromolekulare Chemie

Hochschule Mannheim

Paul-Wittsack-Straße 10

68163 Mannheim

Universität Stuttgart

Keplerstraße 7, 70174 Stuttgart

für ihr Institut für Chemische Verfahrenstechnik, Böblinger Straße 78, 70199 Stuttgart

Universität Paderborn

Warburger Straße 100, 33098 Paderborn

Ausführende Stelle: Fakultät für Naturwissenschaften, Department Chemie, Arbeitskreis Technische und Makromolekulare Chemie

Prof. Dr.-Ing. Guido Grundmeier