Freese, SilviaSilviaFreese2026-03-022026-03-022025-07-25https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/9030Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung der Synthese von Polydivinylbenzol (PDVB)-Mikropartikeln mittels Fällungspolymerisation und Quelltechniken, um deren morphologische Eigenschaften gezielt anzupassen – insbesondere für Anwendungen in der Größenausschlusschromatographie (GPC). Der erste Teil befasst sich mit der Synthese von Kern-Schale-Partikeln, bestehend aus einem unporösen Kern und einer porösen Schale, durch Fällungspolymerisation welche als Säulenmaterial für die GPC eingesetzt werden sollen. Monodisperse, unporöse Kernpartikel konnten zuverlässig mit kostengünstiger Standardlaborausrüstung anstelle von speziellem Equipment hergestellt werden. Neben dem Schalenwachstum konnte gezeigt werden, dass niedrigmolekulare Porogene, wie sie häufig in der Suspensionspolymerisation verwendet werden, unter den getesteten Bedingungen in der Fällungspolymerisation keine für die GPC geeigneten Poren erzeugen. Dies lässt sich durch die fehlende Begrenzung des Reaktionsraumes während der Partikelbildung bei der Fällungspolymerisation erklären. Die hergestellten Partikel eignen sich jedoch für die hydrodynamische Chromatographie (HDC) und als Größenstandards in analytischen Anwendungen wie Partikelgrößenanalysatoren. Im zweiten Teil wird Fällungspolymerisation mit einer Templat-Quelltechnik kombiniert. Drei Strategien mit verschiedenen Polystyroltemplaten führten zu Partikeln mit komplexer Morphologie, etwa Oberflächenrillen oder hohlen Kernen. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen dabei den Einfluss der Templatarchitektur auf die entstehende Partikelmorphologie. Die erhaltenen Partikel erscheinen vielversprechend für Anwendungen in Katalyse oder Wirkstofftransport. Die Ergebnisse belegen die prinzipielle Machbarkeit und bieten Ansätze zur weiteren Kontrolle der Feinstruktur. Im dritten Teil wird ein alternativer Ansatz zur Erzeugung poröser Schalen auf hochvernetzten PDVB-Kernen mittels makromolekularer Porogene und Templat-Quellmethode verfolgt, mit dem Ziel, Porengrößen über 10 nm zu erzielen. In einem zweistufigen Quellverfahren sollte das PS-Porogen zunächst in die Schale der Präkurspartikel eingebracht und anschließend entfernt werden, um die gewünschte poröse Struktur zu erzeugen. Obwohl das PS-Porogen erfolgreich in die Partikelschale eingebracht wurde, gelang die Entfernung nicht wie erwartet. Wahrscheinlich verhinderte eine unbeabsichtigte Übervernetzung, etwa durch Kettenübertragungen oder verbleibende Doppelbindungen, die Porenbildung. Der Ansatz bleibt jedoch vielversprechend und erfordert weitere Optimierung des Vernetzungsgrads. Die Ergebnisse dieser Doktorarbeit leisten einen Beitrag zur Weiterentwicklung vielseitig einsetzbarer PDVB-Partikel, beispielsweise für die HDC-Chromatographie oder Anwendungen im biomedizinischen Bereich, und demonstrieren, wie wichtig es ist, Synthesemethoden zur Erzielung spezifischer morphologischer Merkmale zu kombinieren und aufeinander abzustimmen. Teile der Arbeit wurden in Zusammenarbeit mit PSS GmbH, Mainz, und LiNaCon Dr. Ingo Lieberwirth, Mainz, durchgeführt.This thesis focuses on advancing the synthesis of polydivinylbenzene (PDVB) microparticles via precipitation polymerization and swelling techniques, aiming to tailor their morphological features for enhanced applications, particularly in size exclusion chromatography (SEC). The first part focuses on the synthesis of core-shell particles via precipitation polymerization, consisting of a non-porous core and a porous shell, intended as column material for SEC. Monodisperse, non-porous core particles were reliably produced using cost-efficient standard laboratory equipment in place of specialized devices. Next to shell growth, it could be shown that low-molecular-weight porogens common for suspension polymerization do not yield pores suitable for SEC in precipitation polymerization under the tested conditions. This could be explained by the lack of confined space during particle formation in precipitation polymerization. The synthesized particles proved effective for hydrodynamic chromatography (HDC) and can be used as size standards for analytical applications like particle size analyzers. The second part presents an approach to PDVB particle synthesis by combining precipitation polymerization with a template-swelling technique. Three distinct strategies involving different polystyrene templates were explored, resulting in particles with intricate morphologies, including surface grooves and hollow cores. SEM analysis revealed the impact of template architecture on the particle morphology. The resulting particles with adjustable void sizes hold promise for various applications, like catalysis and delivery systems. This work provides a proof of concept, and future research may further extend control over the nanoarchitecture and explore other templating methods. The third part explores an alternative route to create a porous shell on a highly crosslinked PDVB core particle, utilizing the template swelling method with macromolecular porogen aiming at pore sizes larger than 10 nm. The two-step swelling method sought to integrate the PS porogen into the precursor particle shells and subsequently remove it to leave behind the desired porous structure. However, despite successful incorporation of the PS template during the initial swelling stage, the subsequent removal of the porogen did not lead to the expected porous structure. Excessive, unintended crosslinking, possibly due to chain transfer reactions or residual double bonds in the PDVB system, appears to have hindered the removal of the PS template. While the procedure still seems promising, further research needs to be done to lower the crosslinking degree of the precursor particle shell. The findings contribute to the ongoing efforts to enhance the versatility of PDVB particles for diverse applications, like for example for HDC chromatography or in the biomedical field, emphasizing the importance of combining and tailoring synthesis methods to achieve specific morphological features. Parts of this thesis were performed in collaboration with PSS GmbH, Mainz and LiNaCon Dr. Ingo Lieberwirth, Mainz.enAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/540 ChemiePoly(divinylbenzol)Poly(divinylbenzene)PartikelParticlePolymerMorphologieMorphologyPDVBPhotoinitiationPrecipitation polymerizationFree radical polymerizationDoctoral ThesisJonas, Ulrichurn:nbn:de:hbz:467-90307