Auf dem Weg zu Polyelektrolytkomplex-Filmen durch Plastifizierung
Forscher haben erfolgreich Polyelektrolytkomplexbeschichtungen in einem Schritt hergestellt. Um eine homogene Lösung zu bilden, müssen die Eigenschaften der Plastifizierungsmittel und der Polyelektrolyte übereinstimmen.
Polyelektrolytkomplexe (PEC) sind vielversprechend als funktionelle Beschichtungen, u. a. als Sauerstoffbarrierebeschichtungen für Lebensmittelverpackungen, aber die Sprödigkeit von trockenen PEC schränkt ihre Anwendung ein. In einer neuen Arbeit wurde die Möglichkeit untersucht, Polyethylenimin/Poly(4-styrolsulfonsäure)-Filme (PEI/PSS) zu plastifizieren. Es wurden drei verschiedene Klassen von Weichmachern ausgewählt: Salze, Polyole und ionische Flüssigkeiten (ILs). Sie wurden erfolgreich in das auf Verdampfung basierende einstufige Verfahren integriert. Mit Kaliumbromid oder Sorbit plastifizierte Filme kristallisierten beim Verdampfen, während Filme, die mit Glycerin, Polyethylenglykol und ILs auf Imidazolbasis plastifiziert wurden, in ihren mechanischen Eigenschaften einen deutlichen Übergang von spröde zu duktil zeigten.
Kontrollierte mechanische Eigenschaften
Die Hydrophilie der Polyole und die Amphiphilie dieser ILs ermöglichten die Bildung homogener Gießlösungen, erhöhten aber auch ihre Wasserempfindlichkeit. Die ionischeNatur der ILs macht sie als Plastifizierungsmittel effizienter, da sie einen Teil der ionischen PE-PE-Vernetzungen ersetzen können, was zu einem flexibleren Netzwerk führt. Den Forschern zufolge zeigt ihre Arbeit, dass duktile PEC-Filme in einem einzigen Schritt mit kontrollierten mechanischen Eigenschaften durch Plastifizierung gebildet werden können.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 177, April 2023 veröffentlicht.