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Porous polymers via emulsion templating: pore deformation during solidification cannot be explained by an osmotic transport!
Colloid and Polymer Science ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-06-03 , DOI: 10.1007/s00396-020-04678-5
Lukas Koch , Wiebke Drenckhan , Cosima Stubenrauch

Using microfluidics, we were able to synthesize monodisperse water-in-monomer emulsions with styrene and divinylbenzene (DVB) as monomers. When polymerizing and drying these emulsions, we found that the structure of the resulting macroporous polymer strongly depends on the type of initiator. With the oil-soluble azobisisobutyronitrile (AIBN), an open-cell structure with spherical pores was obtained. However, with the water-soluble potassium peroxydisulfate (KPS), a closed-cell structure with rhombic dodecahedron-shaped pores and thick, layered pore walls was formed. In the latter case, a yet unexplained mechanism counteracts the capillary pressure arising from surface minimization: the surface area of a rhombic dodecahedron is ~ 10% larger than that of a sphere. In our previous work, we suggested that the underlying mechanism may be osmotic transport of DVB from the plateau borders to the films. We argued that this transport also explains the layered pore walls, i.e., the formation of two outer poly-DVB-rich layers and one inner polystyrene-rich layer. In order to prove or disprove this mechanism, we carried out additional experiments. However, none of those experiments corroborated our hypothesis of osmotic transport! This study provides clear experimental evidence that our previously suggested mechanism via which spherical droplets become polyhedral pores is incorrect. We will describe (a) the rationale behind the additional experiments, (b) our expectations, and (c) our findings. Last but not least, we will discuss all of this in the light of the proposed osmotic transport.

中文翻译:

通过乳液模板制备多孔聚合物:固化过程中的孔变形不能用渗透传输来解释!

使用微流体,我们能够合成以苯乙烯和二乙烯基苯 (DVB) 作为单体的单分散单体包水乳液。当聚合和干燥这些乳液时,我们发现所得大孔聚合物的结构在很大程度上取决于引发剂的类型。使用油溶性偶氮二异丁腈(AIBN),获得了具有球形孔的开孔结构。然而,使用水溶性过二硫酸钾 (KPS),形成了具有菱形十二面体形孔和厚层状孔壁的闭孔结构。在后一种情况下,一种尚未解释的机制抵消了由表面最小化引起的毛细管压力:菱形十二面体的表面积比球体的表面积大约 10%。在我们之前的工作中,我们认为潜在的机制可能是 DVB 从高原边界到电影的渗透传输。我们认为这种传输也解释了分层的孔壁,即形成了两个富含聚 DVB 的外层和一个富含聚苯乙烯的内层。为了证明或反驳这种机制,我们进行了额外的实验。然而,这些实验都没有证实我们的渗透运输假设!这项研究提供了明确的实验证据,证明我们之前提出的球形液滴变成多面体孔的机制是不正确的。我们将描述 (a) 额外实验背后的基本原理,(b) 我们的期望,以及 (c) 我们的发现。最后但并非最不重要的一点是,我们将根据提议的渗透传输来讨论所有这些。我们认为这种传输也解释了分层的孔壁,即形成了两个富含聚 DVB 的外层和一个富含聚苯乙烯的内层。为了证明或反驳这种机制,我们进行了额外的实验。然而,这些实验都没有证实我们的渗透运输假设!这项研究提供了明确的实验证据,证明我们之前提出的球形液滴变成多面体孔的机制是不正确的。我们将描述 (a) 额外实验背后的基本原理,(b) 我们的期望,以及 (c) 我们的发现。最后但并非最不重要的一点是,我们将根据提议的渗透传输来讨论所有这些。我们认为这种传输也解释了分层的孔壁,即形成了两个富含聚 DVB 的外层和一个富含聚苯乙烯的内层。为了证明或反驳这种机制,我们进行了额外的实验。然而,这些实验都没有证实我们的渗透运输假设!这项研究提供了明确的实验证据,证明我们之前提出的球形液滴变成多面体孔的机制是不正确的。我们将描述 (a) 额外实验背后的基本原理,(b) 我们的期望,以及 (c) 我们的发现。最后但并非最不重要的一点是,我们将根据提议的渗透传输来讨论所有这些。为了证明或反驳这种机制,我们进行了额外的实验。然而,这些实验都没有证实我们的渗透运输假设!这项研究提供了明确的实验证据,证明我们之前提出的球形液滴变成多面体孔的机制是不正确的。我们将描述 (a) 额外实验背后的基本原理,(b) 我们的期望,以及 (c) 我们的发现。最后但并非最不重要的一点是,我们将根据提议的渗透传输来讨论所有这些。为了证明或反驳这种机制,我们进行了额外的实验。然而,这些实验都没有证实我们的渗透运输假设!这项研究提供了明确的实验证据,证明我们之前提出的球形液滴变成多面体孔的机制是不正确的。我们将描述 (a) 额外实验背后的基本原理,(b) 我们的期望,以及 (c) 我们的发现。最后但并非最不重要的一点是,我们将根据提议的渗透传输来讨论所有这些。我们将描述 (a) 额外实验背后的基本原理,(b) 我们的期望,以及 (c) 我们的发现。最后但并非最不重要的一点是,我们将根据提议的渗透传输来讨论所有这些。我们将描述 (a) 额外实验背后的基本原理,(b) 我们的期望,以及 (c) 我们的发现。最后但并非最不重要的一点是,我们将根据提议的渗透传输来讨论所有这些。
更新日期:2020-06-03
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