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Beiträge zur Größencharakterisierung von Polyolefinen – Untersuchungen zu alternativen Lösungsmitteln und einer alternativen Trennmethode (HT-AF4)

Arndt, Jan-Hendrik :
Beiträge zur Größencharakterisierung von Polyolefinen – Untersuchungen zu alternativen Lösungsmitteln und einer alternativen Trennmethode (HT-AF4).
[Online-Edition: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/5200]
Technische Universität Darmstadt , Darmstadt
[Dissertation], (2015)

Offizielle URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/5200

Kurzbeschreibung (Abstract)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit zwei Aspekten der Größenseparation von Polyolefinen. Zum einen der Suche nach Lösungsmitteln die alternativ zum verbreiteten 1,2,4-Trichlorbenzol (TCB) eingesetzt werden können und zum anderen mit Untersuchungen zur Hochtemperatur Asymmetrischer-Fluss-Feld-Fluss-Fraktionierung (HT-AF4), einer Methode die alternativ zur klassischen Größenausschlusschromatographie bei hohen Temperaturen (HT-SEC) für die Größenseparation von Polyolefinen eingesetzt werden kann. TCB ist trotz seiner hohen Verbreitung ein unter ökologischen und toxikologischen Aspekten bedenkliches Lösungsmittel. Eine weniger bedenkliche Alternative für HT SEC Untersuchungen wäre daher hochwillkommen. Im Rahmen der Arbeit konnte eine Reihe neuer Lösungsmittel für Polyolefine identifiziert und hinsichtlich ihrer thermodynamischen Qualität beurteilt werden. Weitere Untersuchungen zur Eignung der Lösungsmittel für die HT-SEC unter Einsatz eines Verdampfungslichtstreudetektors (ELSD) förderten überraschend unterschiedliche Zusammenhänge zwischen dem Detektorsignal und der Molmasse sowie der chemischen Zusammensetzung von Polyolefin-Proben zu Tage. Es konnten insgesamt sowohl einige Lösungsmittel identifiziert werden, die geeignet erscheinen TCB zu ersetzen wie auch wichtige Erkenntnisse für die Wechselwirkungschromatographie von Polyolefinen gewonnen werden. In weiteren Untersuchungen kann die Verwendung alternativer Lösungsmittel nun optimiert werden. Die HT-AF4 zeichnet sich gegenüber der HT-SEC durch eine deutlich bessere Eignung zur Analyse von ultrahochmolekularen und langkettenverzweigten Polyolefinen aus, da Phänomene wie Scherdegradation und abnorm späte Coelution bei der HT-AF4 nicht auftreten. Frühere Untersuchungen zur HT-AF4 zeigten jedoch technische Schwierigkeiten, die einen Routine-Einsatz unmöglich machten. Seitdem wurde die Methode weiterentwickelt und im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Routinetauglichkeit der Methode erneut evaluiert. Dabei erwies sich die HT-AF4 Methode als nunmehr vollkommen routinetauglich. Bei den Untersuchungen wurden einige Phänomene gefunden, die weiterer Experimente bedurften. Einige der Phänomene konnten erklärt werden und schränken die Funktion der HT-AF4 nicht ein. Andere Phänomene bedürfen noch weiterer Untersuchungen um zu klären, wie mit diesen am sinnvollsten umzugehen ist. Erste Ansätze dazu und mögliche Erklärungen werden im Rahmen der Arbeit gezeigt.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2016
Autor(en): Arndt, Jan-Hendrik
Titel: Beiträge zur Größencharakterisierung von Polyolefinen – Untersuchungen zu alternativen Lösungsmitteln und einer alternativen Trennmethode (HT-AF4)
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Diese Arbeit beschäftigt sich mit zwei Aspekten der Größenseparation von Polyolefinen. Zum einen der Suche nach Lösungsmitteln die alternativ zum verbreiteten 1,2,4-Trichlorbenzol (TCB) eingesetzt werden können und zum anderen mit Untersuchungen zur Hochtemperatur Asymmetrischer-Fluss-Feld-Fluss-Fraktionierung (HT-AF4), einer Methode die alternativ zur klassischen Größenausschlusschromatographie bei hohen Temperaturen (HT-SEC) für die Größenseparation von Polyolefinen eingesetzt werden kann. TCB ist trotz seiner hohen Verbreitung ein unter ökologischen und toxikologischen Aspekten bedenkliches Lösungsmittel. Eine weniger bedenkliche Alternative für HT SEC Untersuchungen wäre daher hochwillkommen. Im Rahmen der Arbeit konnte eine Reihe neuer Lösungsmittel für Polyolefine identifiziert und hinsichtlich ihrer thermodynamischen Qualität beurteilt werden. Weitere Untersuchungen zur Eignung der Lösungsmittel für die HT-SEC unter Einsatz eines Verdampfungslichtstreudetektors (ELSD) förderten überraschend unterschiedliche Zusammenhänge zwischen dem Detektorsignal und der Molmasse sowie der chemischen Zusammensetzung von Polyolefin-Proben zu Tage. Es konnten insgesamt sowohl einige Lösungsmittel identifiziert werden, die geeignet erscheinen TCB zu ersetzen wie auch wichtige Erkenntnisse für die Wechselwirkungschromatographie von Polyolefinen gewonnen werden. In weiteren Untersuchungen kann die Verwendung alternativer Lösungsmittel nun optimiert werden. Die HT-AF4 zeichnet sich gegenüber der HT-SEC durch eine deutlich bessere Eignung zur Analyse von ultrahochmolekularen und langkettenverzweigten Polyolefinen aus, da Phänomene wie Scherdegradation und abnorm späte Coelution bei der HT-AF4 nicht auftreten. Frühere Untersuchungen zur HT-AF4 zeigten jedoch technische Schwierigkeiten, die einen Routine-Einsatz unmöglich machten. Seitdem wurde die Methode weiterentwickelt und im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Routinetauglichkeit der Methode erneut evaluiert. Dabei erwies sich die HT-AF4 Methode als nunmehr vollkommen routinetauglich. Bei den Untersuchungen wurden einige Phänomene gefunden, die weiterer Experimente bedurften. Einige der Phänomene konnten erklärt werden und schränken die Funktion der HT-AF4 nicht ein. Andere Phänomene bedürfen noch weiterer Untersuchungen um zu klären, wie mit diesen am sinnvollsten umzugehen ist. Erste Ansätze dazu und mögliche Erklärungen werden im Rahmen der Arbeit gezeigt.

Ort: Darmstadt
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Chemie
Fachbereich Chemie > Makromolekulare Chemie
Hinterlegungsdatum: 14 Feb 2016 20:55
Offizielle URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/5200
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-52008
Gutachter / Prüfer: Rehahn, Prof. Matthias ; Busch, Prof. Markus
Datum der Begutachtung bzw. der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 7 Dezember 2015
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
This work is concerned with two aspects of polyolefin size separation. One is the search for solvents which can be used alternatively to the commonly used solvent 1,2,4-trichlorobenzene and the other are studies with High Temperature Asymmetric Flow Field Flow Fractionation (HT-AF4), a method which can be used as an alternative to the well-established Size Exclusion Chromatography at High Temperatures (HT-SEC) method for the size separation of polyolefins. TCB is, despite its common use, a problematic solvent under ecological and toxicological aspects. Therefore, a less problematic alternative for HT-SEC separations would be highly welcome. In this work, several new solvents for polyolefins could be identified and classified according to their thermodynamic quality. Further investigations concerning the applicability of these solvents in HT SEC studies with an Evaporative Light Scattering Detector (ELSD) showed surprisingly different correlations between the detector’s signal and polyolefin samples’ molar mass and chemical composition. Overall, some solvents could be identified with which it seems possible to substitute TCB and on the other hand, information which is highly relevant for interaction chromatography based studies of polyolefins could be obtained. In additional studies, the use of alternative solvents can now be optimized. HT-AF4 is, in comparison to HT-SEC, better suited for analyses of ultrahigh molar mass and long chain branched polyolefins, since phenomena such as shear degradation and abnormal late coelution do not occur in HT-AF4. However, earlier studies with HT-AF4 revealed technical difficulties which made a routine use of the method impossible. Since then, the method was developed further and as part of this work, the routine use capabilities of the method were evaluated again. The studies showed that the HT-AF4 method is now fully suitable for routine use. During the studies some phenomena were found which necessitated further experimentation. Some of these phenomena could be explained and these do not affect the applicability of the method. Other phenomena necessitate further investigations in order to identify the best way to deal with them. First approaches for that and possible explanations are shown as part of this work.Englisch
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