Einsatz von maschinellem Lernen bei der Synthese und Charakterisierung polymerer Bindemittel

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der praktischen Anwendung von Gaußprozessen zur Modellierung von empirischen Polaritätsparametern und der praktischen Applikation der resultierenden Modelle zur Untersuchung polaritätsabhängiger Oberflächenphänomene von anwendungsnahen Beschichtungssystemen. Zur Quantifizierung der polaren Eigenschaften wird in der Praxis oft auf empirische Polaritätsskalen zurückgegriffen. Eines der bekanntesten Konzepte ist der Multiparameteransatz nach Kamlet und Taft, welcher die Polarität in die Parameter α, β und π* aufteilt. Diese Parameter werden in der Praxis aus den UV-Vis Absorptionsmaxima gegebener Sonden bestimmt. Auf experimenteller Seite liegt der Fokus zunächst auf der Messung und Modellierung der zugehörigen Kamlet-Taft-Parameter ternärer Lösemittel und Methacrylatharz Systeme, um diese zur Untersuchung auf mögliche Korrelationen mit Unverträglichkeiten in zugehörigen Lösemittel-Harz und Lacksystemen zu nutzen. Diese Experimente werden mit Hilfe von Trübungstitration und durch die Erstellung von Lacksystemen aus den gleichen Komponenten durchgeführt. Hierfür werden zunächst die Polaritätsparameter der jeweiligen Mischungen und Makromoleküle aus UV-Vis Spektren von Reichardts Farbstoff, N,N-diethyl-4-Nitroanilin und 4-Nitroanilin in den untersuchten Medien, bestimmt. Zur Modellierung werden die molaren Anteile der Lösemittel in den jeweiligen Gemischen und die relativen Anteile der Monomere in den synthetisierten Makromolekülen, welche mittels 1H-NMR Spektroskopie bestimmt werden, als Eingangsparameter genutzt. MitHilfe dieser Modelle lassen sich die Polaritätsparameter unbekannter Gemische berechnen. Die hieraus gewonnenen Daten dienen zur Untersuchung der praktischen Anwendbarkeit der Kamlet und Taft Polaritätsparameter und den daraus gezogenen Erkenntnissen der Einflüsse spezifischer physikochemischer Parameter, die in direktem Zusammenhang mit der Polarität der Einsatzstoffe stehen, auf dieAusprägungen makroskopischer Beschichtungsparameter. Die Messung des α-Parameters der ternären Gemische wird hierbei stark durch die präferierte Solvatation des Reichardts Farbstoffes durch hydroxyl-funktionelle Komponenten beeinflusst, während die eingesetzten Nitroaniline deutlich robustere Messungen zulassen. Die Auswertungen der Trübungstitrationen im Hinblick auf die Kamlet-Taft-Parameter zeigen, dass sich das Löslichkeitsverhalten von Methacrylatharzen mit dem Anteil der beteiligten Hydroxylgruppen ändert und je nach Molekülaufbau, andere Wechselwirkungsparameter die Löslichkeit beeinflussen. Es zeigt sich, dass der Glanz und der Glanzschleier der hergestellten Lackformulierungen aus statistischer Sicht mehr von Polaritätsparametern beeinflusst wird als von der Viskosität des Gemisches.