TY - JOUR A1 - Friedrich, Jörg Florian A1 - Wettmarshausen, Sascha A1 - Meyer-Plath, Asmus A1 - Ziemann, Sylvia A1 - Hidde, Gundula A1 - Zeynalov, Eldar T1 - Plasmabromierung von graphitischen Materialien - Kovalente Anbindung organischer Moleküle N2 - Die hochselektive und ausbeutereiche plasmachemische Bromierung von Polyolefinoberflächen wurde auf graphitische Materialien übertragen. Oberflächen von graphenartigem Highly Oriented Pyrolytic Graphite (HOPG), natürlichem Graphit, mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren (MWCNT) sowie Kohlenstoff-Fasern wurden im Bromdampfplasma behandelt. Während die Bromierung von Polyolefinoberflächen als radikalische Wasserstoffabstraktion mit nachfolgender Addition (Rekombination) oder durch nucleophile Substitution an sp³-hybridisierten C-Atomen abläuft, können graphitische Strukturen sowohl an sp³-hybridisierten Strukturdefekten als auch durch elektrophile Addition an vollständig C-substituierte aromatische Doppelbindungen bromiert werden. Dabei werden die planaren (graphitischen) sp²-C-Atome in die tetraedrische sp³-Hybridisierung umgewandelt und zu elektrisch nichtleitenden Strukturen gefaltet. Die maximalen Bromausbeuten bei Verwendung von Brom als Plasmamedium lagen je nach Substrat zwischen 10–50% Br/C, mit Bromoform deutlich darüber, was durch Kombinationen von Bromoform mit Brom oder Allylbromid mit Bromoform durch Schichtbildung auf über 70% Br/C gesteigert werden konnte. An die C-Br-Gruppen wurden nasschemisch verschiedene Amine nucleophil gepfropft. Die Pfropfausbeuten von 1–10 Moleküle je 100 C lagen deutlich niedriger als die erreichten Pfropfgrade von etwa 1–22 Moleküle je 100 C-Atome an Polyolefinoberflächen. Da nach der chemischen Pfropfung nahezu alle nichtgepfropften Br-Gruppen verschwunden waren, muss auf eine bevorzugte Rekonstruktion der planaren sp²-Graphitschicht geschlossen werden. KW - Polymerbromierung PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/vipr.201200481 SN - 0947-076X SN - 1522-2454 VL - 24 IS - 1 SP - 24 EP - 29 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Weinheim AN - OPUS4-25518 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Wettmarshausen, Sascha T1 - Hoch selektive Polyolefin-Oberflächenfunktionalisierung in bromenthaltenden Niederdruckplasmen: Untersuchungen zur Pfropfung, Umfunktionalisierung und Verbesserung der Hafteigenschaften in Metall-Polymer-Verbunden N2 - Selektiv funktionalisierte Oberflächen von Polyolefinen sind für verschiedenste Einsatzgebiete wie Adhäsions-, Chemie-, Medizin- und Biotechnik von großem Interesse. Eine Möglichkeit Polymeroberflächen effizient zu funktionalisieren ist, diese durch eine plasmaphysikalisch angeregte Gasphase unter Einsatz geeigneter Präkursoren chemisch zu modifizieren. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung bromhaltiger Gasphasenplasmen, die Bromoform, Allybromid oder tert-Butylbromid enthielten, auf Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) untersucht. Überraschenderweise wurde hierbei eine hochselektive und hochdichte monosortige Br-Funktionalisierung beobachtet. Um die für diese hohe Selektivität verantwortlichen Prozesse zu untersuchen, wurden analoge halogenhaltige Plasmen, die Tetrafluormethan, Fluoroform, Chloroform, Bromoform und Diiodmethan enthielten, auf ihre chemische Selektivität, ihre Funktionalisierungseffizienz und ihr Ionisationspotential und Elektronentemperatur charakterisiert. Es wurde untersucht, ob die Halogenidfunktionalität als CX oder als C-CXn-Gruppe an der Oberfläche gebildet wird. Für die Bewertung der Langzeitstabilität der Funktionalisierung wurde die Nachoxidation der plasmamodifizierten Polymeroberflächen kontrolliert. Im Anschluss wurde die Umsetzbarkeit mit systematisch variierten organischen Verbindungen bestimmt. Ziel hierbei war zu untersuchen, wie gut sich die Bromidfunktionalität als universelle Abgangsgruppe zur Kopplung flexibilisierender Spacer- Moleküle in der Metall-Polymer-Grenzfläche eignet. Es wurden dazu Kopplungsreaktionen mit unterschiedlich langen und steifen endständigen Alkohol-, Amin- und Glykol- Verbindungen durchgeführt. Darüber hinaus wurden Umfunktionalisierungsreaktionen an bromierten Oberflachen durchgeführt. Auf diese Weise konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, die C-Br- Funktionalität gegen eine andere auszutauschen. Spezielles Augenmerk wurde auf die Umfunktionalisierung zu primären Aminogruppen gelegt. Diese wurden über einfache Substitutionsreaktionen mit konzentriertem oder verflüssigtem Ammoniak erzeugt. Auch oberflachengebundene Hydroxylgruppen konnten erzeugt werden. Dazu wurden Bromidfunktionen durch Substitution mit Kalium- und Natriumhydroxid in geeigneten Lösungsmitteln umgesetzt. Polypropylenoberflächen, die mit verschiedenen Spacern ausgerüstet worden waren, wurden im Vakuum mit dünnen Filmen aus Aluminium und Kupfer bedampft. Die Haftfestigkeit dieser Beschichtung wurde anschließend durch Schalfestigkeitsmessungen untersucht. N2 - Selectively functionalized polyolefine surfaces are essential for many applications in adhesion, chemistry, medicine and biotechnology. To provide polymer surfaces with special functionalities it is necessary to treat them with according precursors in plasma. In this work polypropylene (PP) and polyethylene (PE) were exposed to bromine containing (bromoform, allylbromide, tert-butylbromide) plasmas. Surpisingly, the bromination appeared as high selective and formed high dense C-Br groups at the polyolefin surface. Halogen containing plasmas like tetrafluormethane, fluoroform, chloroform, bromoform and diiodinemethane were compared with regard to their selectivity, yield as well as ionisation potential and electron temperature of the corresponding plasma. It was also analysed if the halogens are bonded as C-X or C-CXn-fragments onto the surface. Moreover, the post-plasma oxidation stability was also investigated. Subsequently the brominated polyolefine surfaces were allowed to react with different organic compounds. The aim was to demonstrate the universality of the C-Br group for attaching of any OH and NH2 functional group containing molecule. Terminal alcohol, glycols and amines are used. Especially, flexibilizing spacers within the metal-polymer interface of different length, stiffness and functionality were introduced. Besides grafting of spacers it was also shown that it is possible to change the functionality of the surface. Concentrated or liquid ammonia should produce primary amino groups through a simple substitution. Hydroxyl groups were formed by hydrolysis using potassium hydroxide and sodium hydroxide in different solvents. The different grafted polypropylene surfaces were brought into vacuum and were metalized with copper or aluminium. The thus produced metal-polymer composite was then tested on the peel strengths of the evaporated metal film. T3 - BAM Dissertationsreihe - 48 KW - Plasma KW - Pfropfung KW - Funktionalisierung KW - Bromierung KW - Polymere PY - 2009 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-1100 SN - 978-3-9812910-4-9 SN - 1613-4249 VL - 48 SP - 1 EP - 139 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-110 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lukowiak, M.C. A1 - Wettmarshausen, Sascha A1 - Hidde, Gundula A1 - Landsberger, Petra A1 - Boenke, Viola A1 - Rodenacker, K. A1 - Braun, Ulrike A1 - Friedrich, Jörg Florian A1 - Gorbushina, Anna A1 - Haag, R. T1 - Polyglycerol coated polypropylene surfaces for protein and bacteria resistance N2 - Polyglycerol (PG) coated polypropylene (PP) films were synthesized in a two-step approach that involved plasma bromination and subsequently grafting hyperbranched polyglycerols with very few amino functionalities. The influence of different molecular weights and density of reactive linkers were investigated for the grafted PGs. Longer bromination times and higher amounts of linkers on the surface afforded long-term stability. The protein adsorption and bacteria attachment of the PP-PG films were studied. Their extremely low amine content proved to be beneficial for preventing bacteria attachment. PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-325406 DO - https://doi.org/10.1039/c4py01375a SN - 1759-9954 SN - 1759-9962 VL - 6 IS - 8 SP - 1350 EP - 1359 AN - OPUS4-32540 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Friedrich, Jörg Florian A1 - Mix, Renate A1 - Wettmarshausen, Sascha A1 - Sturm, Heinz ED - Tachibana, K. ED - Takai, O. T1 - A new concept of adhesion promotion in metal-polymer composites by introduction of covalently bonded hydrophobic spacers at interface T2 - Proceedings of the 18th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC-18) CY - Kyoto, Japan DA - 2007-08-26 PY - 2007 SN - 978-4-9903773-4-2 SP - 27A EP - p5, 1 PB - International Union of Pure and Applied Chemistry CY - Kyoto AN - OPUS4-20668 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Friedrich, Jörg A1 - Altmann, Korinna A1 - Wettmarshausen, Sascha A1 - Hidde, Gundula T1 - Coating of carbon fibers with adhesion-promoting thin polymer layers using plasma polymerization or electrospray ionization technique—A comparison N2 - Plasma polymers and electrospray-ionization (ESI) polymer layers are compared for most efficient adhesion promotion in carbon fiber-epoxy resin composites. The ultra-thin ESI layers (2–30 nm) of commercial poly(acrylic acid) and poly-(hydroxyethylmethacrylate) produce an significant increase of adhesion measured by single-fiber pull out tests. However, plasma Treatment has also advantages, such as simultaneous activation of the fiber substrate. Chemical structure and composition are rather far from the regular structure of commercial polymers as deposited by ESI processing. KW - Plasma polymers KW - Electrospray ionization polymers KW - Poly(acrylic acid) KW - Poly- (hydroxyethylmethacrylate) PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1002/ppap.201600074 SN - 1612-8869 SN - 1612-8850 VL - 14 IS - 3 SP - e1600074-1 EP - 14 AN - OPUS4-40510 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wettmarshausen, Sascha A1 - Friedrich, Jörg Florian A1 - Meyer-Plath, Asmus A1 - Kalinka, Gerhard A1 - Hidde, Gundula A1 - Weidner, Steffen T1 - Coating of carbon fibers with adhesion-promoting thin poly(acrylic acid) and poly(hydroxyethylmethacrylate) layers using electrospray ionization N2 - Thin coatings of poly(acrylic acid) (PAA) and poly(hydroxyethylmethacrylate) (PHEMA) were deposited onto carbon fibers by means of the electrospray ionization (ESI) technique in ambient air. These high-molecular weight polymer layers were used as adhesion promoters in carbon fiber–epoxy resin composites. Within the ESI process, the carbon fibers were completely enwrapped with polymer in the upper 10 plies of a carbon fiber roving. As identified with scanning electron microscopy also shadowed fibers in a bundle as well as backsides of fiber rovings were pinhole-free coated with polymers (‘electrophoretic effect'). Under the conditions used, the layers have a granular structure. Residual solvent was absent in the deposit. PAA and PHEMA films did not show any changes in composition and structure in comparison with the original polymers as analyzed by X-ray photo-electron spectroscopy and matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. Single-fiber pullout tests of coated fibers embedded in epoxy resin showed significantly increased interfacial shear strength. It is assumed that chemical bonds between carbon fiber poly(acrylic acid) and epoxy resin contribute significantly to the improved interactions. KW - Adhesion promotion KW - Thin polymer layers KW - Electrospray ionization (ESI) KW - Carbon fiber–epoxy resin laminates KW - Layer topography PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1080/01694243.2015.1040980 SN - 0169-4243 SN - 1568-5616 VL - 29 IS - 15 SP - 1628 EP - 1650 PB - VNU Science Press CY - Utrecht AN - OPUS4-34564 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -