Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Nature as inspiration for supramolecular polymers" "Richard Hoogenboom" "Vakgroep Organische en Macromoleculaire Chemie" "  Het onderzoek zal zich richten op het ontwerp, de synthese en toepassing van goed gedefinieerde supramoleculaire polymeren doel de omkeerbaarheid en het reactievermogen van de supramoleculaire interacties in combinatie met solvophobic interacties exploiteren responsieve '' slimme '' materiaal in waterige oplossing te ontwikkelen. Toepassingen van dergelijke materialen worden overwogen schakelbare katalysatoren responsieve viscositeit / gelering modificeren en sensoren met een geheugenfunctie en adaptieve geneesmiddelafgiftedragers. Bovendien zal de voorgestelde onderzoek nieuwe inzichten in de fundamentele vragen van dynamische zelfassemblage, met name in waterige oplossing. Om deze uitdagende doelen te bereiken, zal de aanvrager een verscheidenheid van synthetische organische methoden voor het ontwerpen en synthetiseren van de supramoleculaire binding motieven toe te passen. Bovendien, levende en gecontroleerde polymerisatiewerkwijzen worden toegepast op goed gedefinieerde polymeerstructuren met gedefinieerde eindgroepen, temperatuur of pl-I respons en chiraliteit te bereiden. De combinatie van deze onderzoeksgebieden zal verkenning van het gebied van goed gedefinieerde supramoleculaire polymeren de voorgestelde onderzoeksprogramma goed gedefinieerde supramoleculaire polymeren omvat drie aandachtsgebieden mogelijk: A. Dynamic hoofdketen supramoleculaire polymeren in water; B. Polymeren met plaatsspecifieke supramoleculaire interacties polymeer vouwing controleren; C. Dynamische multicomponent zelfassemblage welomschreven polymeerstructuren. Deze thema's zal nader in het volgende worden besproken." "ZAP-2019-17 High throughput processing of polymers and structured materials" "Anton Ginzburg" "Soft Matter, Reologie en Technologie (SMaRT)" "Het gebruik van high-throughput experimentation (HTE) concepten in polymeer onderzoek maakt het mogelijk om structuur-eigenschap relaties aanzienlijk sneller op te bouwen in vergelijking met conventionele anpakken. De startfinanciering subsidie is gepland om te investeren in verschillende instrumenten met betrekking tot polymeer analyse naast polymeer verwerkingslijnen in het CelKunst-laboratorium. Deze instrumenteel verbeteringen zullen veel lopende onderzoeks initiatieven ondersteunen en nieuwe mogelijkheden voor mijn onderzoekslijn geven." "Molecularly imprinted polymers voor de detectie en isolatie van pesticiden" "Dirk VANDERZANDE, Tanja JUNKERS" "Organische en Bio-polymere Chemie" "Momenteel worden zeer veel pesticiden gebruikt om de opbrengst van gewassen te verbeteren en om voedsel te bewaren. Verschillende van deze pesticiden worden geassocieerd met oppervlakte- en grondwater verontreiniging. Om de kwaliteit van het water te vrijwaren is detectie en isolatie noodzakelijk. Om dit eenvoudig te verwezenlijken worden molecularly imprinted polymers (MIP's) gesynthetiseerd die selectief en specifiek zijn jegens imidacloprid. Bij de ontwikkeling van een MIP treedt het doelwitmolecule op als sjabloon. In aanwezigheid van een cross-linker vindt vervolgens de polymerisatie rond het sjabloon plaats. Na het polymerisatieproces wordt het sjabloonmolecule verwijderd zodat een polymeer ontstaat met bindingsplaatsen die complementair zijn in grootte en vorm aan de sjabloonmolecule. Er worden bijgevolg specifieke holtes gevormd voor de molecule die opgezuiverd moet worden." "Post-Consumer High-Tech Recycled Polymers for a Circular Ecomny - PolyCE" "Ludwig Cardon" "Vakgroep Materialen, Textiel en Chemische Proceskunde, MGG POLYMERS GMBH, ECODOM-CONSORZIO ITALIANO PER IL RECUPERO E RICICLAGGIO ELETTROD, KU Leuven, Whirlpool (Italy), PEZY GROUP BV, KUNSTSTOFFWEB GMBH, United Nations University, CIRCULAR DEVICES OY, ONA Electroerosion (Spain), University of Northampton, Philips (Netherlands), PROLABIN & TEFARM SRL, ERION COMPLIANCE ORGANIZATION SCARL, THE IMAGINATION FACTORY LIMITED, UL INTERNATIONAL FRANCE SA, EUROPEAN ENVIRONMENTAL BUREAU, Fraunhofer Society, Tecnalia, Technical University of Berlin, SITRAPLAS GMBH" "Diverse activiteiten richten zich op de WEEE-waardeketen om de productie van afval te verminderen en duurzame bronbeheer te verbeteren door gebruik te maken van gerecycleerde materialen in plaats van het inzetten van nieuw materiaal. Terwijl WEEE-kunststofgeneratie aanzienlijk wordt verminderd en het gebruik van gerecycleerde kunststoffen in nieuwe toepassingen wordt versterkt, zal PolyCE de haalbaarheid van circulaire kunststofvoorziening en waardeketen aantonen." "Catalysis and solvation based strategies for building block recovery from End-of-Life polymers" "Dirk De Vos" "Membraanscheidingen, Adsorptie, Katalyse en Spectroscopie voor Duurzame Oplossingen (cMACS)" "Sinds de ontwikkeling van synthetische kunststoffen bij de start van de 20e eeuw, is de mensheid het Plastic Tijdperk binnengetreden en heeft deze sindsdien niet meer verlaten. Geleidelijk aan werden verschillende types functionele polymeren ontwikkeld en ingezet als goedkopere, lichtere en vaak ook veiligere alternatieven voor traditionele grondstoffen zoals metaal, glas en papier. Deze plastic revolutie bracht een enorme hoeveelheid aan nieuwe opportuniteiten voor onze groeiende economie met zich mee en stuwde de levenskwaliteit in het Westen en Verre Oosten tot ongekende hoogten. Hierdoor werd in de loop der jaren een enorme hoeveelheid aan kunststoffen geproduceerd, vaak met de intentie om slechts eenmalig gebruikt te worden. Deze grenzeloze toestroom van kortlevende plastic voorwerpen in onze moderne samenleving, heeft onmiskenbaar geleid tot het ontstaan van een enorme hoeveelheid plastic afval. Traditioneel werd dit afval gestort of verbrand, met het ontstaan van hardnekkige milieuvervuiling als gevolg. Sinds kort trachten onderzoekers, industrieën en beleidsmakers antwoorden te bieden op dit plastic afvalconflict door over te schakelen van een traditionele lineaire plastic economie naar een circulaire economie met een meer oordeelkundig gebruik van waardevolle grondstoffen en een effectief hergebruik van plasticafval door middel van geavanceerde recyclagetechnieken. In Hoofdstuk 1 wordt de algemene context van plasticrecyclage geschetst, met specifieke aandacht voor enkele concrete recyclingproblemen. Aangezien dit manuscript focust op de synthese van nieuwe weekmakers op basis van citroenzuur, en een duurzaam proces voor de recycling van polyamide 66, wordt in dit hoofdstuk de relevante literatuur over beide onderwerpen besproken. Enerzijds wordt de huidige problematiek rond traditionele ftalaatweekmakers besproken, samen met veiligere, biogebaseerde alternatieven, met in het bijzonder diegene die gebaseerd zijn op citroenzuur. Tevens wordt er uitvoerig aandacht besteed aan de zuurgekatalyseerde dehydratiereactie, gekatalyseerd door actieve en stabiele vaste zuren. Anderzijds wordt de state-of-the-art van polyamide 66 recycling toegelicht, samen met relevante transamidatie- en ammonolyseprocessen.In Hoofdstuk 2 werd de synthese van tricarballylzuur uit citroenzuur onderzocht, via een sequentiële dehydratie-hydrogenatie in aanwezigheid van twee katalysatoren in een één-potsproces met water als solvent. Na verestering, kunnen tricarballylaatesters dienen als hoogwaardige weekmakers in PVC-applicaties. Hier evalueerden we verschillende homogene en heterogene zuren, waarbij vooral zeolieten met grote poriën, zoals H-Beta en H-Y, zich onderscheidden. In aanwezigheid van een H-Beta zeoliet met een Si/Al van 12,5 en slechts 0,5 mol% Pd/C werden opbrengsten tot 85% aan tricarballylzuur verkregen. Er werd echter ook 9% methylbarnsteenzuur waargenomen, dat ontstond door de ongewenste decarboxylatie van het aconietzuur intermediair tot itaconzuur, gevolgd door een hydrogenatie tot methylbarnsteenzuur. Deze decarboxylatie is spontaan en wordt voornamelijk gestuurd door de reactietemperatuur. De activiteit van het katalytische systeem nam echter af tijdens opeenvolgende recyclage-experimenten. Dit werd toegeschreven aan een verlies van zure sites, door dealuminatie onder de corrosieve waterige reactieomstandigheden. Deze dealuminatie, opgevolgd met MAS NMR, kon worden tegengegaan door een realuminatie procedure na isolatie van de H-Beta zeoliet. Op deze manier werd een geschikte methode aangereikt om het katalytische systeem te hergebruiken.Na de bevindingen in Hoofdstuk 2, werd in Hoofdstuk 3 getracht een katalytisch systeem te ontwikkelen voor de synthese van tricarballylzuur uit citroenzuur, dat wel bestand is tegen het corrosieve reactiemengsel. Hier bleken niobium oxides zowel stabiel tegen deze corrosieve condities, als in staat om de dehydratie van citroenzuur uit te voeren. Hoge opbrengsten aan tricarballylzuur werden voornamelijk bekomen in aanwezigheid van niobiumzuur, een materiaal met een hoge densiteit aan zure sites. In een tweede fase werd het Pd-metaal geïmmobiliseerd op het niobiumzuur via een reductiemethode bij milde temperaturen. Zo bleef de hoge densiteit aan zure sites behouden. De gesynthetiseerde katalysatoren werden vervolgens uitvoerig gekarakteriseerd, waarbij via XAS en HAADF-STEM werd waargenomen dat de reductie had geleid tot goed gedispergeerde bifunctionele Pd/Nb2O5.nH2O katalysatoren. Bovendien, toonde karakaterisatie met behulp van 13C MAS NMR aan dat vooral de hydroxylgroep van citroenzuur betrokken is bij de coördinatie van citroenzuur op het Nb2O5.nH2O oppervlak. In aanwezigheid van 0,6 wt% Pd/Nb2O5.nH2O werd een stabiele opbrengst van 90% tricarballylzuur verkregen over opeenvolgende runs, samen met slechts een kleine fractie methylbarnsteenzuur (6%).Waar in Hoofdstuk 2 en Hoofdstuk 3 de dehydratie-hydrogenatie van citroenzuur in water werd beschreven, richtte Hoofdstuk 4 zich op de dehydratie-hydrogenatie van citraatesters in organische solventen. Door het voorafgaan van de verestering aan het dehydratie-hydrogenatie proces, werd verondersteld dat de ongewenste decarboxylatie kon beperkt worden vermits de carboxylgroepen nu voorkomen als esters. In aanwezigheid van een inert organisch solvent werden verschillende citraatesters effectief omgezet tot de respectievelijke tricarballylaatesters in aanwezigheid van een 0,2 wt% Pd/Nb2O5.nH2O katalysator, gesynthetiseerd via een reductiemethode bij milde temperatuur. Hoewel de vorming van methylbarnsteenzuuresters beperkt bleef tot maximaal 4%, verliep de reactie langzamer en waren hogere temperaturen en langere reactietijden vereist dan bij de dehydratie-hydrogenatie van citroenzuur, wat kan toegeschreven worden aan de grote omvang van de citraatesters. Ook hier bleek de recycleerbaarheid van het katalytische systeem geen probleem te zijn.In Hoofdstuk 5 hebben we de duurzaamheid van de ammonolyse van polyamide 66 aanzienlijk verbeterd ten opzichte van de huidige stand van de kennis, door het aanwenden van groene glycolsolventen, Lewis zure katalysatoren en milde reactietemperaturen en ammoniakdrukken. Computationele studies toonden aan dat de vicinale diol structuur van de glycol solventen een sleutelrol speelt bij het activeren van ammoniak, waarbij glycerol het duidelijk haalt van andere glycolsolventen. Zelfs in afwezigheid van een katalysator werd het depolymerisatie-evenwicht bereikt na 20 uur door gebruik te maken van een glycerol solvent van biologische afkomst, verkregen uit de verzeping van triglyceriden. Samengevat werden in dit manuscript mogelijke routes onderzocht voor de synthese van tricarballylaatesters uit citroenzuur, met speciale aandacht voor de ontwikkeling van actieve en stabiele heterogene (bifunctionele) materialen. Bovendien werd een zeer elegant ammonolyseproces voor polyamide 66 ontwikkeld, dat werkzaam is onder milde reactieomstandigheden. Op die manier kan elk van deze systemen bijdragen tot een duurzamere plasticsamenleving, hetzij door duurzame weekmakers te bieden voor bijvoorbeeld polyvinylchloride, hetzij door de chemische recyclage van polyamidematerialen te verbeteren." "Bio-inspired, Tailorable and Healable Multi-Impact Resistant Carbon Fibre-Reinforced Thermoplastic Polymers" "Yentl Swolfs" "Structurele Materialen (SCALINT)" "Carbon fibre-reinforced polymer composites (CFRPs) constitute a highly profitable market in EU’s economy. Their high stiffness and strength and low density allow engineers to design lightweight structures with a lower carbon footprint than conventional metallic ones. Nonetheless, CFRPs hold two main drawbacks which hinder their exploitation in industry: 1) poor damage and impact tolerance; and 2) limited design space due to the lack of robust design tools and the limited capability of past manufacturing technologies. This 2-year fellowship tackles these drawbacks by developing novel bio-inspired, tailorable and healable multi-impact resistant CFRTP (BIOTHECT) structures. BIOTHECT uses helicoidal layups to minimise fibre breakage during impact and a thermoplastic matrix to enable healing. BIOTHECT structures address current industrial needs for lower maintenance costs, sustainability and weight savings. A novel numerical tool will be developed to understand and design BIOTHECT structures with unique performances. Optimal BIOTHECT structures will be manufactured, tested and analysed through detailed damage analyses to develop the design tool to unprecedented accuracy. The fine-tuned design tool will be translated to industry-friendly packages for direct exploitation. Finally, in the context of the digital industry, the project explores the use of automated manufacturing technologies, 3D printing, to tailor BIOTHECT designs locally in larger conventional structures. This novel design aims at creating macro-components with locally improved damage tolerance without a weight increase, hence leading to lower manufacturing waste and lighter structures. The fellowship will take place at KU Leuven with a 4-month secondment at the Thermoplastic Composites Research Center (NL). Training plan, technical work packages, exploitation, dissemination and communication activities will work together to lead the ER to cover a leading role in his own research group in or out of academia." "Moleculair Imprinted Polymers voor Afvalwaterbehandeling" "Tanja JUNKERS" "Organische en Bio-polymere Chemie" "Het IOF-project WasteWaterMIP beoogt methodes te ontwikkelen om API contaminatie (actieve farmaceutische ingrediënten) in afvalwaterstromen te verwijderen op basis van MIP-technologie. Het project wil IP genereren op dit gebied, en in een later stadium is de oprichting van een spin-off een mogelijkheid. Dit project is een samenwerking tussen het IMO-IMOMEC instituut van de UHasselt en een bedrijf. Verschillende farmaceutische bedrijven hebben al sterke interesse getoond als een potentiële klant." "Magneto-optical properties of conjugated polymers." "Thierry Verbiest" "Moleculaire Visualisatie en Fotonica" "Het project handelt over de magneto-opttische studie van nieuwe geconjugeerde polymeren. Als technieken zullen hiervoor Faraday rotatie en frequentieverdubbeling gebruikt worden." "Ontwerp en ontwikkeling van molecular imprinted polymers met hoge affiniteit voor het template op basis van één bouwsteen." "Dirk VANDERZANDE" "Organische en Bio-polymere Chemie" "Dit onderzoeksproject concentreert zich specifiek op het ontwikkelen van nieuwe syntheseroutes om Molecular Imprinted Polymers (MIPs) te synthetiseren. MIPs zijn synthetische polymere analogen van anti-lichamen, m.a.w. moleculen die als receptor kunnen dienen voor andere moleculen. In deze zin zijn ze een mogelijk onderdeel van een sensorsysteem voor biomoleculen. Door gebruik te maken van een ┐template molecule└ in aanwezigheid van alle componenten om de MIP te synthetiseren wordt een nano-poreuse matrix verkregen met een affiniteit voor het gebruikte ┐template molecule└. We stellen ons tot doel methoden te ontwikkelen die de heterogeniteit aan bindingsplaatsen beperken, zodanig dat MIPs verkregen worden die naast een hogere capaciteit tevens een hogere selectiviteit en specificiteit vertonen. Dit wensen we te realiseren door de crosslinker actiever te betrekken bij het binden van het ┐template└ molecule. Dit zal gebeuren door de synthese van multifunctionele crosslinkers waarbij naast de functionele groep, die instaat voor polymerisatie, ook functionele groepen aanwezig zijn die een actieve rol spelen in het aanleveren van de zwakke interacties voor het binden van het ┐template└." "Analytische scheidingen van complexe monsters met behulp van innovatieve affiniteitsmatrices op basis van molecularly imprinted polymers" "Thomas CLEIJ" "Organische en Bio-polymere Chemie" "Molecularly Imprinted Polymers"" (MIPs) zijn synthetische receptoren die een grote variëteit aan doelmoleculen met grote selectiviteit en affiniteit kunnen binden. Het algemene concept van ""molecular imprinting"" steunt op het principe van een vinylpolymerisatie van functionele monomeren en crosslinkers rond een doelmolecuul. Het doel van dit project is de ontwikkeling van innovatieve MIPs en de integratie van deze MIPs in analytische scheidingsprocedures. Hierbij is miniaturisatie van belang omdat typische klinische monsters met een complexe samenstelling vaak slechts in beperkte hoeveelheden beschikbaar zijn. Er zijn verschillende methodes om MIPs aan te brengen in scheidingskolommen. Het meest voor de hand ligt het gebruik van gemalen monolieten of microparels, die in de kolommen gepakt kunnen worden. Als een alternatief kunnen ook monoliet gevulde kolommen worden gebruikt. Naast deze bestaande methodes zal er ook een nieuwe methode worden ontwikkeld waarbij de MIPs in situ aan worden gemaakt op de binnenzijde van de wanden van dunne capillaire kolommen met behulp van geïmmobiliseerde initiatoren. De ontwikkelde MIPs zullen worden ingezet om complexe scheidingsproblemen op te lossen. Een eerste voorbeeld hiervan richt zich op de selectieve isolatie van nucleosides die met melphalan gemodificeerd zijn. Hierbij zal gebruik worden gemaakt van MIPs die slechts een deel van de relevante moleculen herkennen. Om dergelijke MIPs te maken zullen analogen van de doelmoleculen worden gebruikt. Middels een vergelijkbare aanpak zal ook een MIP worden ontwikkeld die selectief een biotine substructuur kan herkennen. Deze MIP kan worden gebruikt om met biotine gelabelde biomoleculen te binden in niet-waterig milieu."