Polymerreaktionen in Echtzeit untersuchen

Innovationspreis für neuartige chromatographische Methode

10.04.2017

S. Spröwitz/ IPF Dresden

PD Dr. Albena Lederer (l.) und Herr Dr. Josef Brandt (r.)

Den Innovationspreis 2016 des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Vereins zur Förderung des IPF haben Frau Privatdozentin Dr. Albena Lederer und Herr Dr. Josef Brandt für die Entwicklung einer neuartigen chromatographischen Methode zur Echtzeit-Untersuchung von thermoresponsiven Polymerreaktionen erhalten.

Das Temperaturabhängige Größenausschlusschromatographie (TD-SEC) genannte Verfahren liefert Einblicke in Reaktionsverläufe, die mit bisherigen Methoden nicht zugänglich waren. Über die Erfassung der Größe von Makromolekülen während der Reaktion wird es möglich, Informationen über die durch Temperaturänderungen ausgelösten Mechanismen der Knüpfung und Spaltung von chemischen Bindungen zu erhalten und folglich die Thermodynamik von Reaktionen besser zu verstehen.

Die neuen experimentellen Möglichkeiten und die erhaltenen Erkenntnisse flossen bereits in Arbeiten zur Entwicklung selbstheilender Materialien ein, wo es eben genau darauf ankam, temperaturabhängige Bindungsmechanismen für einen Selbstheilungseffekt, also die Wiederherstellung der chemischen Struktur von Polymermaterialien nach deren Beschädigung, auszunutzen.

Für den analytischen Chemiker ist die TD-SEC sehr gut anwendbar. Die Reaktion läuft direkt im Messgerät und damit unter Ausschluss von Störfaktoren unter identischen Bedingungen ab. Es ist ein breiter Temperaturbereich (25 bis 200 °C) realisierbar und hinsichtlich der verwendeten Lösungsmittel bestehen kaum Einschränkungen. Da im Wesentlichen nur Veränderungen in der Größe von Polymeren und Molmassenverteilung beobachtet werden, kann die TD-SEC im Gegensatz zu zahlreichen anderen etablierten Analyseverfahren ohne weitere Vorbedingungen (wie z.B. Vorhandensein von bestimmten funktionellen Gruppen bei spektroskopischen Verfahren) für viele Polymersysteme eingesetzt werden. Es werden nicht nur Mittelwerte bestimmt, sondern komplette Molmassen-Verteilungen aufgeklärt. Bei Kopplung mit weiteren Detektoren (z.B. ein innerhalb dieser Arbeiten entwickelter unikaler Hochtemperatur-UV-Detektor sowie HPLC-Detektoren) können noch tiefer gehend Parameter bestimmt werden wie etwa die chemische Zusammensetzung.

Zu Forschungsarbeiten, bei denen die neue Methode zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen und thermodynamischen Effekte beigetragen hat, wurden in den vergangenen Jahren bereits 11 Artikel in hochrangigen Fachzeitschriften veröffentlicht.

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

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