HPLC-MS

Förderprogramm der Investitionsbank Land Brandenburg

Förderprogramm:                   ILB-Kreditprogramme/Infrastruktur – Richtlinie

                                              Forschungsinfrastruktur

Maßnahme:                            Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie-Kopplung (HPLC-MS) für polymerchemische Analysen

Antragsnummer:                    86000140

Durchführungszeitraum:         vom                                  bis

                                              11. Oktober 2021              30. September 2022

Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Massenspektrometer-Kopplung

Hochdruckflüssigkeitschromatographie mit Massenspektrometriekopplung (HPLC-MS) für polymerchemische Analysen

Faserverstärkte Kunststoffe bestehen dabei aus einer Matrix (Thermoplaste, Duromere) und der Faserverstärkung . Als Verstärkungsmaterialien kommen praktisch sämtliche verfügbaren Materialien zum Einsatz, im Falle der erforderlichen Matrixmaterialien erfolgt jedoch an der TH Wildau eine Konzentration auf Duromere. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Matrixmaterialien der Wahl sind, wenn Faserverbundwerkstoffe mit herausragendem Eigenschaftsprofil hinsichtlich mechanischer Eigenschaften, Medienbeanspruchung, Brandfestigkeit und v. a. m. benötigt werden. Exzellente mechanische Eigenschaften bieten zusätzlich zur geringeren Dichte der Faserverbundwerkstoffe (im Vergleich zu Metallen), ein hohes Potential zur Gewichtsreduzierung.

Ein charakteristisches Kennzeichen der Harze ist, dass die gewünschten herausragenden Eigenschaften der resultierenden Duromere, durch thermische oder strahleninduzierte Reaktion der Harze (Härtung) erhalten werden. Während der Härtung verbinden sich dabei die monomeren Bestandteile der Reaktivharze zu einem 3D-Netzwerk.

Um solche Duromere erfolgreich entwickeln zu können, ist die Kenntnis sowohl von deren Monomeren, deren Veränderungen durch die Prozessierung, das Auftreten volatiler Substanzen sowie das Recyclingverhalten (chemisches Recycling) und die entstehenden Verbindungen sowie deren Strukturaufklärung wesentlich. Weiterhin ist ein zentraler Punkt der aktuellen Forschung die Substitution umweltgefährdender Stoffe (z.B. halogenierte Flammschutzmit-tel, Aminhärter, Bisphenol A, Styrol) gegen biobasierte Alternativen. Dabei spielt die Bestimmung der genauen Zusammensetzung der Substitute eine große Rolle für die Vernetzung und damit die chemischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften der Faserverbundbauteile. Da bei der experimentellen Entwicklung ebenso wie bei der Verwendung kommerzieller Produkte Verunreinigungen in den Reaktivharzen vorhanden sind, bzw. Additive eingesetzt werden, welche teilweise nur technische Reinheit (ca. 80%) aufweisen, kann meist nicht gesagt werden welche Bestandteile (Verunreinigungen, Endokrine Disruptoren, Nebenprodukte, Restmonomere, Schlichten, etc.) aus den Proben austreten oder welche flüssigen bzw. gelösten Verunreinigungen in den verwendeten Rohstoffen vorliegen. Zusätzlich ist eine Strukturaufklärung der Probenbestandteile notwendig.

Da der Molmassenbereich bzw. die Volatilität dieser unterschiedlichen Verbindungen einen sehr großen Bereich überdeckt, ist die Anwendung unterschiedlicher Analysenmethoden notwendig. So werden leichtflüchtige niedermolekulare Verbindungen gut von der Gaschromatographie (oftmals gekoppelt mit Massenspektrometrie) erfasst, wohingegen hochmolekulare (aber noch lösliche) polymere Verbindungen von der Gelpermeationschromatographie (GPC) analysiert werden können. Beide Methoden stehen der Arbeitsgruppe Faserverbund-Materialtechnologien zur Verfügung. Der Bereich mittlerer Molmassen, bzw. mittlerer Volatilität wird durch die  Massenspektrometriekopplung (HPLC-MS) vollständig abgedeckt. Mit ihrer Hilfe sind Aussagen zur Reinheit einer Substanz oder den Bestandteilen einer Mischung sowie zu den Mengen einer bekannten Verbindung in einer Mischung möglich.

Mit der Umsetzung der Maßnahme "Hochdruckflüssigkeitschromatographie mit Massenspektrometriekopplung (HPLC-MS) für polymerchemische Analysen" kann die neue Charakterisierungsmethode zusätzliche Forschungsmöglichkeiten eröffnen.

Projektleiter der Hochschule

Prof. Dr. rer. nat. Christian Dreyer

Büro: Haus 14, Raum 210
Telefon: +49 3375 508 858
Mail: christian.dreyer(at)th-wildau.de
Web: www.th-wildau.de/christian-dreyer

Ansprechpartner:

Dr. Felix Behrendt (akademischer Mitarbeiter)

Telefon: +49 3375 2152 297
Mail: felix.behrendt(at)th-wildau.de