AMPHIPHILIC POLYMER CONETWORKS AS TEMPLATES AND COMPONENTS OF NEW NANOHYBRID MATERIALS  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
81592
Type K
Principal investigator Iván, Béla
Title in Hungarian AMFIFIL POLIMER KOTÉRHÁLÓK, MINT ÚJ NANOHIBRID ANYAGOK TEMLÁTJAI ÉS KOMPONENSEI
Title in English AMPHIPHILIC POLYMER CONETWORKS AS TEMPLATES AND COMPONENTS OF NEW NANOHYBRID MATERIALS
Keywords in Hungarian POLIMER, AMFIFIL KOTÉRHÁLÓK, AMFIFIL GÉLEK, NANOHIBRID ANYAGOK
Keywords in English POLYMER, AMPHIPHILIC CONETWORKS, AMPHIPHILIC GELS, NANOHYBRID MATERIALS
Discipline
Macromolecular Chemistry and Material Sciences (organic chemistry) (Council of Physical Sciences)70 %
Ortelius classification: Macromolecular chemistry
Chemical Engineering (Council of Physical Sciences)15 %
Ortelius classification: Applied chemistry
Colloid Chemistry (Council of Physical Sciences)15 %
Panel Chemistry 2
Department or equivalent Institute of Materials and Environmental Chemistry (Research Center of Natural Sciences, Hungarian Academy of Sciences)
Participants Fodor, Csaba
Kali, Gergely
Mezey, Péter
Szabó, Sándor Géza
Szanka, István
Starting date 2010-02-01
Closing date 2014-12-31
Funding (in million HUF) 23.765
FTE (full time equivalent) 8.58
state closed project
Summary in Hungarian
Az amfifil kotérhálók (AKTH-k) olyan új térhálós polimerek, amelyek egymással nem elegyedő hidrofób és hidrofil polimer láncok kovalens kötéssel történő összekapcsolódásával jönnek létre. Speciális kofolytonos nanofázis morfológiájú szerkezetük és ígéretes újszerű tulajdonságaik következtében jelentős érdeklődés kíséri az ilyen anyagokkal zajló kutatásokat. Ezen különleges anyagok iránt megnövekedett érdeklődés ellenére, több alapvető, az alapkutatások témakörébe eső kérdéskör tisztázásra, felderítésre vár. Az eddigi sikeres kutatásainkat a jövőben egyidejűleg három irányban kívánjuk tovább folytatni:
(1) új szintézisutak kutatása jól definiált szerkezettel rendelkező amfifil kotérhálók előállítására,
(2) az így kapott kotérhálók és géljeik szerkezeti paraméterei és morfológiája, valamint alapvető tulajdonságaik közötti összefüggések – köztük az AKTH-k intelligens viselkedésének – felderítése,
(3) az AKTH-k különleges nanofázisú morfológiája alapján új szervetlen-szerves (polimer) nanohibrid anyagok előállítása a kotérhálók egyik nanofázisát mintegy nanoreaktorként alkalmazva, és ezen új anyagok szerkezetének, tulajdonságainak, valamint alkalmazási lehetőségeik tanulmányozása, beleértve új nanoszerkezetű szervetlen anyagok előállítását a kotérháló alapú nanohibridek kalcinálása vagy pirolízise révén. Egyidejűleg vizsgálni fogjuk az új nanohibrid anyagok katalitikus és egyes biológiai, elsősorban antibakteriális tulajdonságait.
Summary
Amphiphilic conetworks (APCNs) belong to a new class of multicomponent polymer networks composed of covalently bonded, otherwise immiscible, hydrophilic and hydrophobic polymer chains. Due to their special structure, nanophasic cocontinuous (bicontinuous) morphology and unique properties, the research on APCNs ha received significant attention in recent years. In spite of the broad interest in these novel materials, there is still numerous basic unanswered aspects in relation to these new materials. In the course of our future research, we are planning to continue our preceding successful fundamental scientific investigations in the following main directions:
(1) Research on new synthetic routes to produce APCNs with well defined structures.
(2) Characterization of these APCNs and investigation of the relationship between structural parameters, morphology, basic properties including studying the intelligent (smart, responsive) behavior of certain APCNs and gels prepared therefrom.
(3) Synthesis of new inorganic-organic (polymer) nanohybrid materials based on the unique nanophase morphology of APCNs by utilizing one of the nanophases as nanoreactor, followed by investigations of the structures, properties and possible applications of these novel materials including the preparation of new nanostructured inorganic materials by calcination or pyrolysis of the conetwork-based nanohybrids. Simultaneously, we are going to invetigate the catalytic and certain biological, mainly antimicrobial properties of the new nanohybrid materials.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A különleges szerkezetű amfifil kotérhálók kutatása terén többféle, egymással összefüggő teljesen új eredményt értünk el. Kidolgoztuk korábban nem létező kotérhálók szintézisét. Felismertük az úgynevezett ”olló effektus”-t, amely szerint a kotérhálókban az üvegesedési hőmérséklet és a keresztkötések közötti átlagos molekulatömeg követi a homopolimerekre érvényes Fox-Flory összefüggést. Egy eddig nem ismert bomlási mechanizmussal magyaráztuk a poli(N-vinil-imidazol)-l-poli(tetrahidrofurán) (PVIm-l-PTHF) kotérhálók nem várt termikus bomlási folyamatát. Atomerő mikroszkópos vizsgálatokkal felderítettük többféle amfifil kotérháló nanofázisú szerkezetét, és megállapítottuk, hogy ezek az anyagok széles összetétel tartományban kölcsönösen folytonos (kofolytonos) nanofázisú szerkezettel rendelkeznek. Duzzadási vizsgálatokkal igazoltuk az amfifil jellegét a vizsgált kotérhálóknak. A nanofázisú szerkezet alapján kidolgoztuk fém nanorészecskéket tartalmazó nanohibrid anyagok előállítását. Ezüst nanorészecskéket tartalmazó kotérhálókat nanokatalizátorként alkalmazava azt találtuk, hogy redukciós reakciókban aktív, többször felhasználható katalizátoroknak bizonyultak. Eredményeinket a szakterület vezető folyóirataiban publikáltuk.
Results in English
In the course of our research on amphiphilic polymer conetworks with unique structures, several interconnected new research results were obtained. We have developed the synthesis of new conetworks which have not existed before. We have revealed the so called “scissor effect” according to which the relationship between the glass transition temperature and the average molecular weight between the cross-linking points follows the Fox-Flory relationship which is valid for homopolymers. The unexpected thermal decomposition behavior of the new poly(N-vinylimidazole)-l-poly(tetrahydrofuran) (PVIm-l-PTHF) conetworks is explained by us with a new mechanism. It has been found by us with atomic force microscopy (AFM) investigations that the amphiphilic conetworks possess cocontinuous nanophase separated structure. Swelling experiments proved the amphiphilic nature of the investigated new conetworks. Utilization of the nanostructure of the amphiphilic conetworks resulted in nanohybrids containing metal nanoparticles. It was found by us that conetwork based nanohybrids with silver nanoparticles are efficient nanocatalysts for reduction reactions, and can be used in several cycles. Our major results have been published in the leading journals of the research field.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=81592
Decision
Yes





 

List of publications

 
G. Kali, B. Iván: Poly(methacrylic acid)-l-Polyisobutylene Amphiphilic Conetworks by Using an Ethoxyethyl-Protected Comonomer: Synthesis, Protecting Group Removal in the Cross-Linked State, and Characterization, Macromolecular Chemistry and Physics, 216, 605-613, 2015
Á. Szabó, A. Wacha, R. Thomann, Gy. Szarka, A. Bóta, B. Iván: Synthesis of Poly(methyl methacrylate)-poly(poly(ethylene glycol) methacrylate)-polyisobutylene ABCBA Pentablock Copolymers by Combining Quasiliving Carbocationic and Atom Transfer Radical Polymerizations and Characterization Thereof, Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 52, 252-259, 2015
Cs. Fodor, J. Bozi, M. Blazsó, B. Iván: Unexpected thermal decomposition behavior of poly(N-vinylimidazole)-l-poly(tetrahydrofuran) amphiphilic conetworks, a class of chemically forced blends, RSC Advances, 5, 17413-17423, 2015
Szabó Á, Mezey P, Fodor Cs, Domján A, Kali G, Stumphauser T, Erdődi G, R Thomann, Németh P, Szanka I, Illés G, Haraszti M, Pásztor Sz, Bóta A, Wacha A, Süvegh K, Iván B: Amfifil polimer kotérhálók: egy újszerű nanoszerkezetű anyagcsoport, MAGYAR KÉMIAI FOLYÓIRAT - KÉMIAI KÖZLEMÉNYEK 121, 89-93, 2015
Iván B, Fodor Cs, Haraszti M, Kali G, Kasza G, Mezey P, Osváth Zs, Pálfi V, Pásztor Sz, Soltész A, Szabó Á, Szabó S, Szanka I, Szarka G, Verebélyi K: Makromolekuláris építészet funkciós polimerekkel: szintézisük, reakcióik és alkalmazási lehetőségeik a nanovilágtól a katalízisen át a gyógyászatig, MAGYAR KÉMIKUSOK LAPJA, 67, 138-140, 2012
Á. Szabó, Gy. Szarka, B. Iván: Synthesis of Poly(poly(ethylene glycol) methacrylate)–Polyisobutylene ABA Block Copolymers by the Combination of Quasiliving Carbocationic and Atom Transfer Radical Polymerizations, Macromolecular Rapid Communications, 36, 238-248, 2015
Szabó S., Iván B.: Hőmérséklet-érzékeny, intelligens amfifil kotérhálók, Proceedings, MKE 1. Nemzeti Konferencia, Sopron, 2011. május 22-25, 270. o., 2011
Szanka I., Illés G., Szesztay A., Szarka Gy., Iván B.: Multifunkciós csillag és hiperelágazásos polimerek és reakcióik, Proceedings, MKE 1. Nemzeti Konferencia, Sopron, 2011. május 22-25, 271. o., 2011
Fodor Cs., Kali G., Domján A., Németh P., Zihné Perényi K., Bánfi R., Iván B.: Poli(N-vinil-imidazol) alapú amfifil polimer kotérhálók, Proceedings, MKE 1. Nemzeti Konferencia, Sopron, 2011. május 22-25, 274. o., 2011
Szabó Á., Iván B.: Poliizobutilén és poli(poli(etilén-oxid)-metakrilát) szegmenseket tartalmazó újfajta polimer szerkezetek előállítása, Proceedings, MKE 1. Nemzeti Konferencia, Sopron, 2011. május 22-25, 276. o., 2011
B. Iván, M. Haraszti, G. Kali, P. Mezey, V. Pálfi, Á. Szabó: Functional polyisobutylenes as building blocks of complex polymeric architectures: from the nanoscale to macroscopic objects and to intelligent materials, Proceedings, IUPAC Int. Symp. on Ionic Polymerization, Akron (USA), July 10-15, 2011, pp. 35-36, 2011
Pásztor Sz., Kali G., Iván B.: Poliizobutilén alapú amfifil polielektrolit kotérhálók előállítása és pH-függő duzzadási tulajdonságaik vizsgálata pH szelepek konstruálásának céljából, Proceedings, XXXV. Kémiai Előadói Napok, Szeged: JATEPress - Szegedi Egyetemi Kiadó (ISBN:978-963-315-099-3), p. 164., 2012
Osváth Zs., Iván B.: Poli(N-izopropil-akrilamid) alapú hybrid polimerek és gélek, Proceedings, XXXV. Kémiai Előadói Napok, Szeged: JATEPress - Szegedi Egyetemi Kiadó (ISBN:978-963-315-099-3), p. 163., 2012
A. Domján, Cs. Fodor, S. Kovács, T. Marek, B. Iván, K. Süvegh: Anomalous swelling behavior of poly(N-vinylimidazole)-l-poly(tetrahydrofuran) amphiphilic conetwork in water studied by solid-state NMR and positron annihilation lifetime, MACROMOLECULES 45: 7557-7565, 2012
Cs. Fodor, J. Bozi, M. Blazsó, B. Iván: Thermal Behavior, Stability, and Decomposition Mechanism of Poly(N-vinylimidazole), MACROMOLECULES 45: 8953-8960, 2012
Iván B, Fodor C, Haraszti M, Kali G, Kasza G, Mezey P, Osváth Z, Pálfi V, Pásztor S, Soltész A, Szabó Á, Szabó S, Szanka I, Szarka G, Verebélyi K: Makromolekuláris építészet funkciós polimerekkel: szintézisük, reakcióik és alkalmazási lehetőségeik a nanovilágtól a katalízisen át a gyógyászatig, MAGYAR KÉMIKUSOK LAPJA 67: 138-140, 2012
Iván B, Fodor Cs, Haraszti M, Kali G, Pásztor Sz, Erdődi G, Domján A, Szabó Á, Szabó S, Thomann R, Mülhaupt R: Smart nanostructured amphiphilic polymer conetworks: a new material platform for responsive gels with enhanced and tunable properties, POLYMERIC MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING 107: 211-212, 2012
Domján A, Mezey P, Varga J: Behavior of the interphase region of an amphiphilic polymer conetwork swollen in polar and nonpolar solvent, MACROMOLECULES 45, 1037-1040, 2012
Iván B, Fodor Cs, Haraszti M, Kali G, Pásztor Sz, Erdődi G, Domján A, Szabó Á, Szabó S, Thomann R, Mülhaupt R: Smart nanostructured amphiphilic polymer conetworks: a new material platform for responsive gels with enhanced and tunable properties, POLYMERIC MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING 107, 211-212, 2012
Pásztor Sz, Kali G, Iván B: Poliizobutilén alapú amfifil polielektrolit kotérhálók előállítása és pH-függő duzzadási tulajdonságaik vizsgálata pH szelepek konstruálásának céljából, Proceedings, XXXV. Kémiai Előadói Napok, Szeged: JATEPress - Szegedi Egyetemi Kiadó, p. 164. (ISBN:978-963-315-099-3), 2012
Iván B, Fodor C, Haraszti M, Kali G, Kasza G, Mezey P, Osváth Z, Pálfi V, Pásztor S, Soltész A, Szabó Á, Szabó S, Szanka I, Szarka G, Verebélyi K: Makromolekuláris építészet funkciós polimerekkel: szintézisük, reakcióik és alkalmazási lehetőségeik a nanovilágtól a katalízisen át a gyógyászatig, MAGYAR KÉMIKUSOK LAPJA, 67, 138-140, 2012
Fodor Cs, Bozi J, Blazsó M, Iván B: Thermal Behavior, Stability, and Decomposition Mechanism of Poly(N-vinylimidazole), MACROMOLECULES 45, 8953-8960, 2012
Domján A, Fodor Cs, Kovács S, Marek T, Iván B, Süvegh K: Anomalous swelling behavior of poly(N-vinylimidazole)-l-poly(tetrahydrofuran) amphiphilic conetwork in water studied by solid-state NMR and positron annihilation lifetime, MACROMOLECULES 45, 7557-7565, 2012
Cs. Fodor, A. Domján, B. Iván: Unprecedented Scissor Effect of Macromolecular Cross-linkers on the Glass Transition Temperature of Poly(N-vinylimidazole), Crystallinity Suppression of Poly(tetrahydrof, Polymer Chemistry, 4, 3714-3724, 2013
G. Kali, Sz. Vavra, K. László, B. Iván: Thermally Responsive Amphiphilic Conetworks and Gels Based on Poly(N-isopropylacrylamide) and Polyisobutylene, Macromolecules, 46, 5337-5344, 2013
Á. Szabó, B. Iván: Synthesis of Poly[poly(ethylene oxide) methacrylate]-Poly(isobutylene) Block Copolymers, Proceedings, Contemporary Ways to Tailor-made Polymers Modern Methods of Polymer Synthesis, Prague; Czech Republic; July 18 - 22, 2010
Á. Szabó, B. Iván: Synthesis of Poly(poly(ethylene oxide) methacrylate)-Polyisobutylene Amphiphilic Conetworks, Proceedings, Workshop Career in Polymers II, Prague, July 23-24, 2010
Illés G., Szanka I., Iván B.: Amfifil polimer kotérhálók szintézise ”click” kémiai kapcsolási reakcióval, Proceedings, XVI. Nemzetközi Vegyészkonferencia, Kolozsvár, 2010. november 11-14. (ISSN 1843-6293) pp. 109., 2010
Szabó Á., Iván B.: Poliizobutilén és poli(poli(poli(etilén-oxid)-metakrilát) alapú amfifil kotérhálók előállítása és vizsgálata, Proceedings, XVI. Nemzetközi Vegyészkonferencia, Kolozsvár, 2010. november 11-14. (ISSN 1843-6293) pp. 101., 2010
Pásztor Sz., Kali G., Iván B.: PMAA-l-PIB amfifil polimer kotérhálók előállítása és pH-függő duzzadási tulajdonságaik vizsgálata, Proceedings, XXXIII. Kémiai Előadói Napok, Szeged, 2010. október 23-27. (ISBN 978-963-315-020-7) pp. 66-68., 2010
P. Mezey, A. Domján, B. Iván, P. Németh, R. Thomann, R. Mülhaupt: Amphiphilic Conetwork as Matrix Polymer for Synthesizing Novel Nanohybrid Materials, Polym. Mater. Sci. Eng., 102, 500-501, 2010
Cs. Fodor, G. Kali, B. Iván: Poly(N-vinylimidazole)-l-Poly(tetrahydrofuran) Amphiphilic Conetworks and Gels: Synthesis, Characterization, Thermal and Swelling Behavior, Macromolecules, 44, 4496-4502, 2011
Cs. Fodor, B. Iván: Poly(N-vinylimidazole)-l-poly(tetrahydrofuran) amphiphilic conetworks and gels. II. Unexpected dependence of the reactivity of poly(tetrahydrofuran) macromonomer ..., Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 49, 4729-4734, 2011
B. Iván, V. Pálfi, Á. Szabó, P. Mezey, R. Thomann, R. Mülhaupt: Functional Polyisobutylenes as Versatile Polymers: From oil Additives to Novel Biomaterials and Nanostructures, Macromolecular Rapid Communications, 32, F35-37, 2011
B. Iván, V. Pálfi, G. Illés, I. Szanka: New Functional Polymers and Conetworks by Combining Click Reactions with Quasiliving Carbocationic and Atom Transfer Radical (ATRP) Polymerizations, Symposium Book, Int. Symp. on Controlled/Living Polymerization: From Synthesis to Application, Belek (Turkey), 12-16 April, 2011, pp. 10-11, 2011





 

Events of the project

 
2014-11-20 14:35:45
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szerves Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Anyag- és Környezetkémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont).
2013-02-04 09:56:27
Résztvevők változása
2012-01-03 10:52:32
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Anyag- és Környezetkémiai Intézet (MTA Kémiai Kutatóközpont), Új kutatóhely: Szerves Kémiai Intézet (MTA Kémiai Kutatóközpont).




Back »