Negatively Charged Oligo- or Polymers and their Influence on the Mineralisation Process of Silicate Networks

In dieser Arbeit wird der Einfluss verschiedener Polyelektrolyte auf den Mineralisationsprozess von Kieselsäure untersucht. Von besonderem Interesse sind dabei phosphorhaltige Additive wie die natürlichen Vorbilder Silaffin und Silacidin aus Diatomeen. Der experimentelle Teil gliedert sich dabei in zwei Themengebiete: Die Synthese hochphosphorylierter kurzer Peptidanaloga und die Untersuchung der Fällungsaktivität verschiedener Polyelektrolyte. Das erste Thema befasst sich mit der Synthese verschiedener Oligomere auf Basis von 2-Methacryloyloxyethylphosphat (MOEP). Als Polymerisationsmethode kam die „Atom Transfer Radical Polymerisation“ (ATRP) zum Einsatz. So wurde die Homopolymerisation unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt. Dabei wurden in allen Fällen (#1-#8) kurze phosphorylierte Ketten erhalten, die eine bimodale Größenverteilung in der GPC-Analyse zeigt (Pₙ= 8 und Pₙ= 15). Verschiedene Co-Oligomere (VP oder HEMA) wurden ebenfalls synthetisiert und charakterisiert. Durch Variation des Konzentrationsverhältnisses der Monomere konnten unterschiedliche Phosphorylierungsgrade erreicht werden. Auch hier stehen nur kurze Ketten zur Verfügung. Der Polymerisierungsgrad variiert zwischen Pₙ = 6 und Pₙ = 9 Einheiten. Der Mineralisierungsprozess von Kieselsäure in Gegenwart verschiedener Polyelektrolyte ist der zweite Teil der Arbeit. Dazu gehören Additive wie kurzkettige Polyamine, Saccharide und Polyvinylalkohole. Der Schwerpunkt liegt jedoch auf phosphorhaltigen Additiven. Einige Peptide werden als Modellverbindungen verwendet, um Silaffine oder Silacine zu imitieren. Zu dieser Gruppe gehört das Poly-MOEP, das im vorhergehenden Teil synthetisiert und charakterisiert wurde. Die einzelnen experimentellen Methoden untersuchen jeweils einen Aspekt des Sol-Gel-Prozesses, wie z.B. die Kinetik der Kieselsäurekondensation, das Partikelwachstum und die Sol-Gel-Übergang. Es konnte gezeigt werden, dass pVPhA die Mineralisierung unter den gegebenen Bedingungen zumindest verlangsamt.