Würdigung und Danksagung
Auf Vorschlag der Joachim Jungius-Gesellschaft
der Wissenschaften verleiht die
DR. HELMUT UND HANNELORE GREVE STIFTUNG
FÜR WISSENSCHAFTEN UND KULTUR
den Förderpreis an
Herrn Dr. rer. nat. Michael Arndt
Institut für Technische und Makromolekulare Chemie, Universität
Hamburg
Herr Michael Arndt wurde promoviert mit einer Arbeit über “Grundlagen und Mechanismen der Polymerisation von Cycloolefinen unter Verwendung homogener Ziegler-Natta-Katalysatoren”, wodurch erstmals die Struktur der mit verschiedenartigen Metallocen-Katalysatoren hergestellten, extrem hochschmelzenden und schwer löslichen Polynorbornene aufgeklärt und Rückschlüsse auf den Mechanismus der Insertion der Monomerbausteine ermöglicht worden sind. In Fortführung dieser Arbeiten gelang ihm die Synthese eines alternierend aufgebauten Copolymerisates aus Ethylen und Norbornen mit neuen, technisch interessanten Eigenschaften für optoelektrische Anwendungen, wobei in einem originellen Ansatz gezielt die Wechselwirkungen zwischen Katalysatorgeometrie und Polymerstruktur in ein Modell zur exakten Beschreibung der Copolymerisation eingearbeitet werden konnte, das mit NMR-spektroskopisch ermittelten Sequenzanalysen in vollem Einklang steht und die Voraussage der Struktur noch unbekannter Copolymere ermöglicht.
Hamburg, den 21. November 1997
(Dr. Helmut Greve) (Hannelore Greve)
Stiftungsvorstand
Danksagung von
Dr. rer. nat. Michael Arndt
Sehr geehrter Herr Präsident, sehr verehrtes Ehepaar GREVE,
meine Damen und Herren,
bevor ich mich der Thematik meiner Arbeiten zuwende möchte
ich mich ganz herzlich bei der Dr. Helmut und Hannelore Greve
Stiftung für Wissenschaften und Kultur als Stiftern des Förderpreises
und der Joachim Jungius-Gesellschaft der Wissenschaften, die meine
Arbeiten für förderungswürdig gehalten hat, bedanken.
Mein Dank gilt gleichermaßen meinem Lehrer Prof. Dr. WALTER
KAMINSKY ohne den ich heute nicht hier stehen würde.
Als KARL ZIEGLER und GIULIO NATTA 1963 für ihre Arbeiten
auf dem Gebiet der katalytischen Polymerisation den Nobelpreis
für Chemie erhielten, schrieb der Scientific American sinngemäß:
“der Polymerchemiker befindet sich nunmehr in der Rolle eines
Architekten, der die verschiedensten Bausteine, miteinander verknüpfen
und so eine Vielzahl neuer Werkstoffe mit völlig neuen Eigenschaftsprofilen
erhalten kann”.
Durch die Verknüpfung der Bausteine erhalten wir ein Makromolekül,
das wir uns im einfachsten Fall als eine Kette von identischen
Gliedern vorstellen können. Sind die einzelnen Kettenglieder
wie im Polyethen hochsymmetrisch und die Verknüpfungsstellen
flexibel, so kann das Polymer kristallisieren, daß heißt
die Kette kann unter Faltung Strukturen mit parallel angeordneten
Strängen ausbilden. Ein solches kristallines Polymer zeichnet
sich unter anderem durch besondere Festigkeit aus, die durch Wechselwirkungen
zwischen den parallelisierten Ketten bewirkt wird. Wenn wir nun
den regelmäßigen Aufbau der Ketten stören indem
wir eine kleine Anzahl von sperrigen Kettengliedern statistisch
verteilt in sie einbauen, wir bezeichnen dies als Copolymerisation,
so beeinträchtigen diese die Ordnung. Folge ist in der Regel
eine Abnahme der Kristallinität und Dichte, die mit einer
Erhöhung der Flexibilität des Materials einhergeht.
Gleichzeitig wird das Material transparenter, solche Materialien
werden zum Beispiel als Folien im Lebensmittelverpackungssektor
eingesetzt.
Die von mir bearbeiteten Cycloolefine stellen eine besondere Art
von Kettengliedern dar: sie sind im Vergleich zu den Hauptbestandteilen
der Kette extrem voluminös, d.h. sie führen zu besonders
starken Störungen der Kristallinität; gleichzeitig sind
sie jedoch außerordentlich starre Kettenglieder, d.h. sie
“verfestigen” die einzelnen Ketten. Daher sind solche
Copolymere transparent und gleichzeitig außerordentlich
fest. Typische Anwendungsbereiche sind transparente, harte Gegenstände
wie Linsen oder CD-Beschichtungen.
Je mehr rigide Monomere in die Kette eingebaut werden, desto höher
wird insbesondere die Festigkeit bei höheren Temperaturen.
Den Grenzfall stellt ein Polymer dar, das nur aus solch starren
Bausteinen aufgebaut ist, es ist aufgrund seines extremen Eigenschaftsprofils
praktisch nicht mehr verarbeitbar.
Es ist uns in den letzten Jahren gelungen verarbeitbare Hochleistungpolymere
aufzubauen, indem wir Ketten erzeugen, die abwechselnd aus einem
flexiblem und einem starrem Baustein bestehen. Auf diese Weise
wird die rigide Kette von Cycloolefin-Polymeren flexibilisiert
und somit die Verarbeitung aus der Schmelze möglich. Die
alternierende ABAB-Struktur des Polymeren ermöglicht eine
Kristallisation, die dem Polymer zusätzliche Festigkeit verleiht.
Zum Schluß möchte ich noch einmal zurückkommen
auf den Artikel im Scientific American: der große Optimismus
durch den er geprägt war, ist sicher noch immer berechtigt,
doch haben sich viele “Architekten” bisher auf das Einbauen
immer neuer Bausteine in die Kette konzentriert. Es scheint jedoch
in der heutigen Zeit klar, daß wir allein schon aus Gründen
des Recycling nicht mehr beliebige Bausteine synthetisieren und
einsetzen können, sondern unser Bestreben darauf richten
müssen aus möglichst einfachen Monomeren, d.h. solchen,
die großtechnisch verfügbar sind und im wesentlich
aus Kohlenstoff und Wasserstoff aufgebaut sind, neue Werkstoffe
herzustellen. Es gilt also, diese 12-15 Monomere in immer neuer
Weise miteinander zu verknüpfen. Hier stehen wir auch über
40 Jahre nach Ziegler und Natta mit alternierenden Strukturen
noch am Anfang. Es gibt derzeit kaum Ansätze zu Synthese
von ABCABC- oder ABCDABCD-Strukturen, ja wir sind noch nicht einmal
in der Lage, alle möglichen statistischen 2-Komponenten Copolymere
der 15 Monomere herzustellen. Daher betrachte ich den Förderpreis
als Ermutigung auch weiterhin auf diesem Gebiet zu forschen.
Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit.