Site-Specific Functionalization of Hyperbranched Polymers Using ``Click'' Chemistry

Different strategies for functionalization of the core region and periphery of core-shell type hyperbranched polymers (HBP) using the ``click'' reaction have been explored. For achieving periphera functionalization, an AB(2) + A-R-1 + A-R-2 type copolymerization approach was used, where A-R-1 is heptaethylene glycol monomethyl ether (HPEG-M) and A-R-2 is tetraethylene glycol monopropargyl ether (TEG-P). A very small mole fraction of the propargyl containing monomer, TEG-P, was used to ensure that the water-solubility of the hyperbranched polymer is minimally affected. Similarly, to incorporate propargyl groups in the core region, a new propargyl group bearing B-2-typ monomer was designed and utilized in an AB(2) + A(2) + B-2 + A-R-1 type copolymerization, such that the total mole fraction of B-2 + A(2) is small and their mole-ratio is 1: 1. Further, using a combination of both the above approaches, namely AB(2) + A(2) + B-2 + A-R-1 + A-R-2, hyperbranched structures that incorporate propargyl groups both at theperiphery and within the core were synthesized. Since the AB(2) monomer carries a hexamethylene spacer (C-6) and the periphery is PEGylated all the derivatized polymers form core-shell type structures in aqueous solutions. Attempts were made to ascertain and probe the location of the propargyl groups in these HBP's, by ``clicking'' azidomethylpyrene, onto them. However, the fluorescence spectra of aqueous solutions of the pyrene derivatized polymers were unable to discriminate between the various locations, possibly because the relatively hydrophobic pyrene units insert themselves into the core region to minimize exposure to water.

Absence of reptation in highly confined polymers

We present results of mechanical stress relaxation measurements on polymers confined at the air-water interface in the form of a monolayer. Systematic measurements allow, to our knowledge, for the first time, observation of the scaling of the stress relaxation time of the highly confined polymers as a function of both surface concentration and molecular weight. The observed scaling is found to be very close to that expected for motion of unentangled polymer solutions with hydrodynamic interactions. Our experimental observations thus clearly rule out the possibility of entanglement and hence reptation as a mode of relaxation in such highly confined polymeric systems.

Nonlinear transport in semiconducting polymers at high carrier densities

Conducting and semiconducting polymers are important materials in the development of printed, flexible, large-area electronics such as flat-panel displays and photovoltaic cells. There has been rapid progress in developing conjugated polymers with high transport mobility required for high-performance field-effect transistors (FETs), beginning(1) with mobilities around 10(-4) cm(2) V-1 s(-1) to a recent report(2) of 1 cm(2) V-1 s(-1) for poly(2,5-bis(3-tetradecylthiophen-2-yl) thieno[3,2-b] thiophene) (PBTTT). Here, the electrical properties of PBTTT are studied at high charge densities both as the semiconductor layer in FETs and in electrochemically doped films to determine the transport mechanism. We show that data obtained using a wide range of parameters (temperature, gate-induced carrier density, source-drain voltage and doping level) scale onto the universal curve predicted for transport in the Luttinger liquid description of the one-dimensional `metal'.

Biodegradation of gelatin graft copolymers. IV

Gelatin graft copolymers of different compositions were tested for microbial susceptibility in a synthetic medium with pure cultures of Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, and Serratia marcescens. The percent weight losses were recorded over 6 weeks of incubation period in nitrogen-free and nitrogen-rich media. The relationship between [log(rate)] during the first week of the test period and composition of the grafted samples showed a linear behavior. There was no difference in the aggressivity of these bacterial strains. Nitrogen analysis data and pH measurements of the media seem to reinforce our earlier observations. Soil burial tests also indicate degradation of polymer samples under natural weathering conditions. This article also summarizes the salient features of our series of investigations.

Biodegradation of gelatin graft copolymers. III

Gelatin-g-poly(methyl acrylate) and gelatin-g-poly(acrylonitrile) copolymers were prepared in an aqueous medium using K2S2O8 initiator. A plausible mechanism has been put forward for the observed grafting behavior of monomers. Gelatin-g-PAN showed a greater resistance to mixed bacterial inolucum compared to gelatin-g-PMA samples. The rate of degradation decreased with the increase in grafting efficiency. A parallel set of experiments carried out by employing the samples as the only source of both carbon and nitrogen showed a marginal but definite increase in the utilization of the polymer. The nitrogen analysis also showed the utilization of the polymer. Scanning electron micographs of the polymer films do show extensive pitting after microbiological testing.

Laboratory Test Methods For The Evaluation Of Flammability Of Polymers

Combustion is a complex phenomena involving a multiplicity of variables. Some important variables measured in flame tests follow [1]. In order to characterize ignition, such related parameters as ignition time, ease of ignition, flash ignition temperature, and self-ignition temperature are measured. For studying the propagation of the flame, parameters such as distance burned or charred, area of flame spread, time of flame spread, burning rate, charred or melted area, and fire endurance are measured. Smoke characteristics are studied by determining such parameters as specific optical density, maximum specific optical density, time of occurrence of the densities, maximum rate of density increase, visual obscuration time, and smoke obscuration index. In addition to the above variables, there are a number of specific properties of the combustible system which could be measured. These are soot formation, toxicity of combustion gases, heat of combustion, dripping phenomena during the burning of thermoplastics, afterglow, flame intensity, fuel contribution, visual characteristics, limiting oxygen concentration (OI), products of pyrolysis and combustion, and so forth. A multitude of flammability tests measuring one or more of these properties have been developed [2]. Admittedly, no one small scale test is adequate to mimic or assess the performance of a plastic in a real fire situation. The conditions are much too complicated [3, 4]. Some conceptual problems associated with flammability testing of polymers have been reviewed [5, 6].

A simple and inexpensive technique to study the flammability of polymers

A simple and inexpensive technique is described for the study of flammability of polymers, wherein the samples can be weighed continuously during their combustion in controlled atmosphere. The mass versus time curves for burning and quenching process in polystyrene samples are discussed. The experimental data indicates the efficiency of Monoammonium phosphate and ammonium halides in quenching of polystyrene.

Superhydrophobic Polymers

Superhydrophobic polymers are particularly attractive materials, as they combine low cost, ease of processing, and compatibility with a variety of applications. Surfaces that display the Cassie–Baxter wetting state are particularly attractive for their self-cleaning properties. In this chapter, a brief overview of the wetting principles will be followed by an account of several techniques currently used to impart superhydrophobicity onto polymer surfaces. Surface roughness and surface structure will be the focus of this chapter, with an emphasis on topographies that exhibit microscale or nanoscale features arranged in hierarchical order.

Syntheses and Self-Assembling Characteristics of Amphiphilic Star Diblock Copolymers

Uusien polymeeripohjaisten teknologioiden ja materiaalien myötä räätälöityjen polymeerien tarve on kasvanut. Viime vuosituhannen lopussa kehitetyt kontrolloidut polymerointimenetelmät ovat avanneet uusia mahdollisuuksia paitsi monimutkaisten polymeerien synteesiin, myös itsejärjestyvyyteen perustuvien funktionaalisten nanorakenteiden suunnitteluun ja valmistukseen. Nämä voivat jäljitellä luonnossa esiintyviä rakenteita, joita muodostavat esimerkiksi lipidit ja proteiinit. Itsejärjestyvät molekyylit ovat usein amfifiilisiä eli ne koostuvat hydrofiilisistä ja hydrofobisista osista ja polymeereissä nämä osat voivat olla omina lohkoinaan, jolloin puhutaan amfifiilisistä lohko- tai blokkikopolymeereistä. Riippuen järjestyneiden rakenteiden koostumuksesta ja muodosta, amfifiilisiä blokkikopolymeerejä on tutkittu tai jo käytetty nanoteknologiassa, elastomeereissä, voiteluaineissa, pinta-aktiivisina aineina, lääkkeenannostelussa, maaleissa, sekä elektroniikka-, kosmetiikka- ja elintarviketeollisuudessa. Tavallisimmin käytetyt amfifiiliset blokkikopolymeerit ovat olleet lineaarisia, mutta viime aikoina tutkimus on suuntautunut kohti monimutkaisempia rakenteita. Tällaisia ovat esimerkiksi tähtipolymeerit. Tähtimäisissä polymeereissä miselleille tyypillinen ydin-kuori-rakenne säilyy hyvin alhaisissakin polymeerikonsentraatioissa, koska polymeeriketjut ovat kiinni toisissaan yhdessä pisteessä. Siten ne ovat erityisen kiinnostavia tutkimuskohteita erilaisten hydrofobisten orgaanisten yhdisteiden sitomiseksi ja vapauttamiseksi. Tässä työssä on tarkasteltu amfifiilisten tähtipolymeerien itsejärjestymistä vesiliuoksissa sekä kokeellisesti ja tietokonesimulaatioin. Työ koostuu kahdesta osasta: tähtipolymeerien synteesistä makrosyklisillä initiaattoreilla ja amfifiilisten tähtimäisten blokkikopolymeerien ominaisuuksien tutkimisesta.

Organized Nanostructures of Thermoresponsive Poly(N-isopropylacrylamide) Block Copolymers Obtained Through Controlled RAFT Polymerization

Kontrolloidut radikaalipolymerointimenetelmät, kuten RAFT-polymerointi, ovat moderni tapa valmistaa polymeerejä säädellysti. RAFT-polymeroinnilla polymeerien ketjunpituutta, moolimassajakaumaa, mikrorakennetta (taktisuus, järjestys), koostumusta ja funktionaalisuutta kyetään hallitsemaan. Siten menetelmällä voidaan valmistaa uudenlaisia polymeeriarkkitektuureja, kuten blokki- ja tähtipolymeerejä, sekä hybridimateriaaleja ja biokonjugaatteja. Polymeeristen rakennuspalikoiden itsejärjestyminen, missä huolellisesti syntetisoidut polymeerit järjestyvät halutulla tavalla nanoskaalassa, on suosittu tutkimuskohde materiaalitieteessä. On huomattava, että blokkipolymeerien itsejärjestyminen on vielä suhteellisen nuori tutkimusaihe. Tämän hetkiset polymeeriset nanomateriaalit ovat suhteellisen yksinkertaisia luonnon luomuksiin verrattuina, tarjoten jatkuvasti uusia mahdollisuuksia seuraavan sukupolven polymeereille. Tässä työssä RAFT-polymeroinnilla syntetisoitiin amfifiilisiä di- ja triblokkikopolymeerejä sekä tutkittiin niiden järjestymistä nanorakenteiksi. Kaikissa blokkikopolymeereissä käytettiin lämpöherkkää poly(N-isopropyyliakryyliamidia). Siten polymeerit ja tutkitut materiaalit reagoivat lämpötilanmuutokseen ympäristössä eli ovat ns. ympäristöherkkiä. Työssä tutkittiin taktisuuden kontrollointia N-isopropyyliakryyliamidin RAFT-polymeroinnissa. Polymeerin taktisuutta sekä ketjunpituutta ja blokkijärjestystä säätämällä voitiin hallita polymeerin itsejärjestymistä vesiliuoksessa. Amfifiiliset polymeerit järjestyivät laimeissa vesiliuoksissa erilaisiksi misellirakenteiksi, muodostaen ns. mikrosäiliöitä. Tällaisilla polymeereillä odotetaan olevan sovelluksia esim. lääkeainevapautuksessa. Amfifiilejä käytetään myös esimerkiksi apuaineina pinnoitteissa ja kosmetiikassa. Kiinteässä tilassa tutkitut triblokkikopolymeerit muodostivat teoreettisesti ennustettuja morfologioita. Lämpöherkän materiaalin hydrogeelit toimivat suodatinmembraanina nanokokoluokassa. RAFT-polymeroinnilla syntetisoituja polymeereja voidaan sellaisenaan käyttää kultananopartikkeleiden päällystämiseen. Kultananopartikkelit ovat erittäin kiinostavia mm. niiden stabiilisuuden ja ainutlaatuisten pintaominaisuuksien vuoksi. Kun amfifiilisiä polymeerejä kiinnitettiin kultapartikkelin pinnalle, sen liuos- ja optisia ominaisuuksia voitiin säädellä pH:n ja lämpötilan avulla. Tällaisilla kultananopartikkeleilla on sovelluksia mm. diagnostiikassa, sensoreina ja solukuvauksessa.

Effect of Molecular Weight on the Thermal and Impact Sensitivity of Polymers in Propellants

Abstract is not available.