@phdthesis{Brandt2004,
  author    = {Brandt, Rainer},
  title     = {Sauer katalysierte, unterkritisch getrocknete Resorcin-Formaldehyd-Aerogele und daraus abgeleitete Kohlenstoff-Aerogele},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15795},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Resorcin-Formaldehyd (RF) Aerogele sind feinstpor{\"o}se organische Stoffe, die {\"u}ber einen katalysierten Sol-Gel-Prozeß und anschließende Trocknung gewonnen werden. In ihrem chemischen Aufbau sind sie den Phenoplasten oder Phenolharzen sehr {\"a}hnlich. Durch Erhitzung auf {\"u}ber 900 K unter Schutzgas lassen sich die organischen Aerogele in elektrisch leitf{\"a}hige Kohlenstoff (C) Aerogele umwandeln. Durch die Menge der w{\"a}ßrigen Verd{\"u}nnung, sowie die Art und Konzentration des eingesetzten Katalysators, l{\"a}ßt sich die Poren- und Partikelgr{\"o}ße sowie die Porosit{\"a}t des im Sol-Gel-Prozeß entstehenden Gels beeinflussen. Aufgrund dieser M{\"o}glichkeit, die Eigenschaften der RF- und C-Aerogele „maßzuschneidern", bieten sich Einsatz- und Optimierungsm{\"o}glichkeiten bei zahlreichen technischen Anwendungen: z.B. bei Isolationsmaterialien, bei der Gasw{\"a}sche und in der Elektrochemie als Elektrodenmaterial f{\"u}r Batterien und Kondensatoren, sowie zur Elektrolyse. Bisherige systematische Untersuchungen unter Variation der Katalysator- und Monomerkonzentration beschr{\"a}nkten sich zumeist auf mit Na2CO3 basisch katalysierte RF- und C-Aerogele. Um metallische Verunreinigungen zu vermeiden, die sich beispielsweise beim Einsatz von C-Aerogelen als Substrat f{\"u}r Halbleiter st{\"o}rend auswirken, wurde in der vorliegenden Arbeit die Wirkung von carbonsauren Katalysatoren, insbesondere Essigs{\"a}ure und vereinzelt auch Ameisens{\"a}ure, auf die Strukturen und Eigenschaften der entstehenden Aerogele systematisch untersucht. Da im Hinblick auf sp{\"a}tere Anwendungen stets eine vereinfachte unterkritische Trocknung mit Austausch des Porenwassers durch Aceton durchgef{\"u}hrt wurde, wurde zum Vergleich auch eine entsprechend getrocknete Probenserie Na2CO3-katalysierter RF- und C-Aerogele hergestellt und untersucht. Strukturelle Untersuchungen mittels REM, R{\"o}ntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) und Gassorptionsmessungen ergaben {\"a}hnlich wie bei basisch katalysierten Aerogelen eine Abnahme des Prim{\"a}rpartikeldurchmessers mit steigendem Katalysatorgehalt und best{\"a}tigten damit die Wirksamkeit der protoneninduzierten Katalyse, welche ab etwa pH = 5 einsetzen sollte. Allerdings zeigte sich, daß der essigsaure Katalysator weniger wirksam ist als Na2CO3, so daß zur Herstellung sehr fein strukturierter Aerogele mit geringen Dichten und Strukturen im nm-Bereich extrem hohe Katalysatorkonzentrationen bis in die Gr{\"o}ßenordnung der Stoffmenge des w{\"a}ssrigen L{\"o}sungsmittels n{\"o}tig sind. Wie auch bei basischer Katalyse mit geringer Katalysatorkonzentration, ergaben Variationen der Monomerkonzentration bei den essigsauer katalysierten Proben eine Poren- und Partikelverkleinerung mit zunehmendem Monomergehalt, jedoch mit gr{\"o}ßerer Verteilungsbreite als bei der basischen Katalyse. Bei der Na2CO3-Katalyse mit hohen Katalysatorkonzentrationen und bei unterkritischer Trocknung, kompensierte die mit sinkender Monomerkonzentration stark ansteigende trocknungsbedingte Schrumpfung die zu erwartende Porosit{\"a}tszunahme, so daß sich bei einheitlicher Katalysator- und verschiedenen Monomerkonzentrationen kaum strukturelle und Dichte{\"a}nderungen einstellten. Die schwach essigsauer katalysierten Proben zeigten im Vergleich zu den basischen eine stark ver{\"a}nderte Morphologie. W{\"a}hrend bei letzteren die Kontaktstellen zwischen den Prim{\"a}rpartikeln mit steigendem Partikeldurchmesser immer sp{\"a}rlicher ausfallen, gibt es bei carbonsauer katalysierten RF- und C-Aerogelen auch bei Prim{\"a}rpartikeln im µm-Bereich ein ausgepr{\"a}gtes Halswachstum. Weiterhin haben die µm-großen Prim{\"a}rpartikel basisch katalysierter RF-Aerogele ein clusterartiges Erscheinungsbild, w{\"a}hrend man bei essigsauer katalysierten kugelrunde Prim{\"a}rpartikel findet. Zur Untersuchung des Gelierprozesses wurden einige Proben mit ver{\"a}nderten Gelierzeiten und -temperaturen hergestellt. So konnte festgestellt werden, daß die Verweildauer bei Zimmertemperatur im Zusammenhang mit dem Prim{\"a}rpartikelwachstum steht, w{\"a}hrend bei h{\"o}heren Temperaturen die Vernetzung der Prim{\"a}rpartikeln untereinander gef{\"o}rdert wird. Zu kurze Gelierzeiten und ein Verzicht auf h{\"o}here Temperaturen f{\"u}hrt zu einer sehr starken Schrumpfung bei der unterkritischen Trocknung und damit zu nahezu unpor{\"o}sen harzartigen Materialien.},
  subject      = {Aerogel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Renner2003,
  author    = {Renner, Jan},
  title     = {Restmonomergehalt von Kompositen bei Aush{\"a}rtung mit unterschiedlichen Polymerisationsger{\"a}ten bzw. -verfahren in vitro},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6378},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Bestimmung der freigesetzten Bestandteile aus Kompositkunststoffen bei unterschiedlichen Bestrahlungsverfahren. Miteinander verglichen wurden die Halogenstandard-, die Halogensoftstarth{\"a}rtung und die Plasmah{\"a}rtung. Zudem sollten die initiale und die mittelfristige Monomerfreisetzung bzw. Wasseraufnahme verglichen werden. Es wurden die Hypothesen {\"u}berpr{\"u}ft, dass Proben, die nach Softstart- oder Schnellh{\"a}rtungsprotokollen belichtet worden waren, eine st{\"a}rkere Monomerfreisetzung aufweisen und somit mehr von der Nachh{\"a}rtung abh{\"a}ngen als konventionell geh{\"a}rtete Komposite. Außerdem sollte festgestellt werden, ob die mittelfristige L{\"o}slichkeit bei verschiedenen H{\"a}rtungsverfahren {\"a}hnlich ist, da die Nachh{\"a}rtung urspr{\"u}ngliche Defizite kompensieren soll. Schließlich sollte {\"u}berpr{\"u}ft werden, ob eine fehlende Abstimmung zwischen den Absorptionseigenschaften der Photoinitiatoren und dem Emissionsspektrum von Lichtpolymerisationsger{\"a}ten die Polymerisation beeintr{\"a}chtigt und folglich zu einer h{\"o}heren initialen und mittelfristigen L{\"o}slichkeit f{\"u}hrt. Insgesamt wurden f{\"u}nf Komposite getestet, drei Feinkorn-Hybridkomposite [Herculite XRV (Kerr), Solitaire 2 (Kulzer) und Z 250 (3M)], ein inhomogenes Mikrof{\"u}llerkomposit [Silux Plus] und ein Ormocer [Keramikkomposit Definite (Degussa)]. Die Bestrahlungsprotokolle umfassten die Halogenstandardh{\"a}rtung mit drei verschiedenen Intensit{\"a}ten (TriLight, ESPE), die Exponentialpolymerisation (Ramp Curing) (dito), die Stufenpolymerisation (Step Curing) (HiLight, ESPE), die Pulspolymerisation (VIP Light, Bisco) und die Plasmah{\"a}rtung (Apollo 95E, DMDS; Lightning Cure, ADT). Die initiale L{\"o}slichkeit wurde bestimmt, indem die Komposite in simulierte Kavit{\"a}ten (Hohlzylinder-Formen mit 6 mm Innendurchmesser und 2 mm H{\"o}he aus gepresster Keramik) gef{\"u}llt und 24 Stunden in demineralisiertem Wasser bei 37°C eluiert wurden. Die mittelfristige L{\"o}slichkeit wurde mittels reiner Komposit-Proben gleicher Gr{\"o}ße bestimmt, die im Dunkeln bei 37°C f{\"u}r 24 Stunden gelagert und in 50\% Methanol- Wasser-Gemisch bei 37°C f{\"u}r 72 Stunden extrahiert wurden. Nachdem die Proben auf ein konstantes Gewicht getrocknet waren, wurden L{\"o}slichkeit und L{\"o}sungsmittelaufnahme gravimetrisch bestimmt. Die mittelfristige L{\"o}slichkeit und L{\"o}sungsmittelaufnahme war in allen Versuchsreihen h{\"o}her als die initiale. Die Bestrahlung mit verminderter Intensit{\"a}t hat die L{\"o}slichkeit und L{\"o}sungsmittelaufnahme im Vergleich zur Standardh{\"a}rtung mit hoher Intensit{\"a}t erh{\"o}ht. Dies war bei der Exponentialpolymerisation, der Stufenpolymerisation und der Pulspolymerisation (bei den meisten Materialien) nicht der Fall. Die Plasmah{\"a}rtung funktionierte gut bei Z250 und Herculite XRV. Bei Silux Plus und Definite erzielte sie {\"a}hnliche Resultate wie die Halogenstandardh{\"a}rtung bei mittlerer oder niedriger Intensit{\"a}t. Bei Solitaire 2 f{\"u}hrte sie zu einer hohen (Lightning Cure) oder sehr hohen (Apollo 95E) L{\"o}slichkeit. Somit kann aus den Ergebnissen verallgemeinernd die Schlussfolgerung gezogen werden, dass eine Verringerung der Bestrahlungsintensit{\"a}t die L{\"o}slichkeit und L{\"o}sungsmittelaufnahme erh{\"o}ht, Softstart-Protokolle jedoch nicht. Die Wirksamkeit der Plasmah{\"a}rtung h{\"a}ngt in starkem Maß von der Art der verwendeten Photoinitiatoren ab.},
  language  = {de}
}