Polymerreaktionen in Echtzeit untersuchen
Forscher haben eine neuartige chromatografische Methode zur Echtzeit-Untersuchung von thermoresponsiven Polymerreaktionen entwickelt. Die Erkenntnisse sind bereits in Arbeiten zur Herstellung selbstheilender Materialien eingeflossen.
Für ihre Entwicklung sind Dr. Albena Lederer und Dr. Josef Brandt mit dem Innovationspreis 2016 des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Vereins zur Förderung des IPF ausgezeichnet worden.
Neue Einblicke in Reaktionsverläufe
Das temperaturabhängige Größenausschlusschromatographie (TD-SEC) 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.
Temperaturabhängige Bindungsmechanismen nutzen
Die neuen experimentellen Möglichkeiten und die Erkenntnisse sind bereits in Arbeiten zur Entwicklung selbstheilender Materialien eingeflossen, wo es darauf ankam, temperaturabhängige Bindungsmechanismen für einen Selbstheilungseffekt, also die Wiederherstellung der chemischen Struktur von Polymermaterialien nach deren Beschädigung, auszunutzen.
Für viele Polymersysteme einsetzbar
Für analytische 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 Lösemittel 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.
Chemische Zusammensetzung bestimmen
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.