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Montag, 09. Dezember 2019
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Wissenschaft & Technik, Produktions- & Prüftechnik

Wie wirksam sind Haftvermittler?

Donnerstag, 19. Oktober 2017

Als Haftvermittler zwischen Polyolefinen und polaren Oberflächen haben funktionalisierte Polyolefine große wirtschaftliche Bedeutung. Mit einer chromatographischen Methode lassen sich erstmals deren Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeiten, die für die Materialentwicklung wichtig sind.

Die systematische Struktur-Eigenschaftsbeziehungen für funktionalisierte Polyolefine erforschen. Quelle: Fraunhofer LBF

Die systematische Struktur-Eigenschaftsbeziehungen für funktionalisierte Polyolefine erforschen. Quelle: Fraunhofer LBF

Polyolefine sind aufgrund ihrer in weiten Grenzen einstellbaren Eigenschaften und der Herstellung aus kostengünstigen Rohstoffen die am häufigsten verwendeten synthetischen Polymere.

Grenzen der Anwendbarkeit überwinden

Dennoch setzen ihre geringe Oberflächenenergie, ihre geringe Kompatibilität mit polaren Polymeren und ihre geringe Adhäsion an polaren Materialien ihrer Anwendbarkeit Grenzen. Viele dieser Probleme lassen sich durch die Einführung polarer Funktionalitäten, beispielsweise durch Pfropfen mit passenden polaren Monomeren, lösen. Bei gegebener Gesamtzusammensetzung bestimmen dann die Molmassenverteilung MMD (molar mass distribution) und die Verteilung der chemischen Zusammensetzung CCD (chemical composition distribution) die Anwendungseigenschaften. 

Trennung in polaren und unpolaren Teil

Die Verteilung der chemischen Zusammensetzung ließ sich mit bisher etablierten Methoden nicht bestimmen. Wissenschaftler des Fraunhofer LBF entwickelten daher eine schnelle und selektive Methode für die Charakterisierung von funktionalisierten Polyolefinen mit einem auf Wechselwirkungsflüssigkeitschromatographie HPLC (high performance liquid chromatography) basierenden Ansatz. Erstmals konnten sie auf diese Weise funktionalisierte Polyolefine, beispielsweise Maleinanhydrid-gepfropftes Polypropylen (PP-g-MA), in einen polaren und einen unpolaren Anteil trennen. 

Funktionalisiertes Material mit geringerer Molmasse

Der als Haftvermittler aktive (funktionalisierte) Anteil der Proben lässt sich damit schnell und einfach bestimmen und so die Effektivität des Pfropfprozesses nachvollziehen. Um auch Informationen zum Funktionalisierungsgrad von Polymerketten unterschiedlicher Länge bzw. Molmasse zu erhalten, also zur Beziehung zwischen MMD und CCD, entwickelten die Wissenschaftler den HPLC-Ansatz weiter. Eine Kopplung der HPLC mit der Gelpermeationschromatographie (GPC) erlaubte es, PP-g-MA-Proben nach ihrer chemischen Zusammensetzung und dann nach ihrer Molmasse zu trennen. Zum einen ließ sich auf diesem Weg erstmals der tatsächlich aktive Gehalt an funktionalisiertem Polypropylen quantitativ bestimmen. Zum anderen konnte gezeigt werden, dass das funktionalisierte Material eine geringere Molmasse als die nichtfunktionalisierte Fraktion aufweist.

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