• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Zur Hauptsidebar springen

Die Chemie Zeitschrift Österreichs

Das unabhängige Traditionsmagazin

  • Das Magazin
    • Über die Österreichische Chemie Zeitschrift
    • 120 Jahre
    • Abonnement
    • Mediadaten
    • Online-Archiv
  • Resorts
    • Forschung
    • Foto Freitag
    • Messe
    • Publikation
    • Personalia
    • Bildung
    • Termine
    • News-Archiv 2015
    • News-Archiv 2016
    • News-Archiv 2017
    • News-Archiv 2018
    • News-Archiv 2019
  • Studienführer Technische Chemie
  • Chemie-Lexikon
  • Links
    • L&B
    • labor
    • Kunststoff
  • Welkin Media Verlag
Aktuelle Seite: Startseite / News / Forschung / Schnelle Methode bestimmt Phasen von Polymermischungen

Schnelle Methode bestimmt Phasen von Polymermischungen

10. Dezember 2015 von Florian Fischer

Mehrkomponentige Materialien wie beispielsweise Polymermischungen zu entwickeln, war bislang mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden. Denn dazu muss das Mischungsverhalten in Abhängigkeit von der Temperatur bekannt sein und die nötigen Phasendiagramme sind zu ermitteln. Das bedeutet: Es muss eine Vielzahl unterschiedlicher Mischungen präpariert und für jede dieser Mischungen die Phasenübergangstemperatur bestimmt werden. Um dieses umfangreiche Prozedere zu vereinfachen und zu beschleunigen, haben das Fraunhofer LBF und die Universität Jena eine Hochdurchsatz-Methode zur schnellen Bestimmung des Phasenverhaltens von Polymermischungen entwickelt.

Initiiert hatte das Projekt der Reifenhersteller Michelin beim Dutch Polymer Institute (DPI). Die entwickelte Methode war zunächst für Gummimischungen ausgelegt, ist jedoch weit darüber hinaus anwendbar. Das System zur Hochdurchsatz-Kleinwinkellichtstreuung wurde für den Einsatz in Industrielabors entwickelt und lässt sich auf besondere Bedürfnisse der Anwender konfigurieren.

Streumuster von unterschiedlichen Mischungen bei identischer Temperatur. | Grafik: Farunhofer LBF
Streumuster von unterschiedlichen Mischungen bei identischer Temperatur. | Grafik: Farunhofer LBF

Im Rahmen des Forschungsvorhabens entwickelte das Fraunhofer LBF eine Hochdurchsatz-Lichtstreuanlage sowie die dazugehörige Mess- und Auswertesoftware, mit der sich die Phasenübergangstemperaturen einer sehr großen Probenzahl parallel ermitteln lassen. Anlage und Messmethodik stehen für Kunden am LBF zur Verfügung. Die Universität Jena beschäftigte sich mit der Probenpräparation mittels Synthese- und Pipettierrobotern.

Hochdurchsatz-Methode zur Aufnahme von Phasendiagrammen

Die Proben befinden sich in der neuartigen Anlage in einer Mikrotiterplatte mit bis zu 96 Näpfchen oder werden auf einem flachen Glasträger appliziert. In einem Ofen mit Inertgasspülung lassen sich auf- und absteigende Temperaturrampen mit den Proben fahren. Phasenumwandlungen wie Mischen und Entmischen, aber auch Kristallisationsvorgänge, werden sehr sensitiv mittels Kleinwinkellichtstreuung festgestellt. Hierfür sind in den Ofenwänden Quarzglasfenster gegenüber der Unter- und Oberseite der Titerplatte eingelassen. Als Lichtquelle dient ein Laser, und eine spezielle Detektionsoptik erfasst das Streumuster. Durch die Bewegung des Lasers und der Detektionsoptik werden die Näpfchen der Titerplatte kontinuierlich nacheinander abgerastert. In Abbildung 1 ist die Anlage schematisch dargestellt.
Aufnahme von Phasendiagrammen durch Kleinwinkel-Lichtstreuung

Der Messaufbau (schematisch). | Grafik: Fraunhofer LBF
Der Messaufbau (schematisch). | Grafik: Fraunhofer LBF

Die Streumuster von unterschiedlich zusammengesetzten Polymermischungen bei derselben Temperatur zeigt beispielhaft Abbildung 2. Das Streumuster in der obersten Zeile links ist kaum ausgeprägt und entspricht dem einer homogen gemischten Probe. Das stark ausgeprägte Streumuster in der obersten Zeile rechts ist typisch für eine entmischte Probe. Das mittlere Streumuster weist eine nur geringe Intensität auf: Die dazugehörende Probe ist noch nahezu homogen und beginnt sich gerade zu entmischen. Die zugehörige Temperatur kann als Phasenseparationstemperatur dieser Proben identifiziert werden. Aus den während einer Temperaturrampe für Mischungen verschiedener Zusammensetzungen aufgenommenen Lichtstreubildern lässt sich schließlich ein Phasendiagramm erstellen, wie es schematisch Abbildung 3 zeigt.

Aus der Intensitätsverteilung im Streumuster lässt sich darüber hinaus auf die Phasenstruktur schließen: Ein Streumuster mit radialer Intensitätsverteilung mit vom Zentrum aus abfallender Intensität weist auf einzelne runde Tropfen hin, während eine ringförmige Intensitätsverteilung eine co-kontinuierliche Struktur wiederspiegelt (Abbildung 4).

Anwendungen vom Klebstoff bis zum Lebensmittel

Die neue Methode ist nicht nur für Polymersysteme anwendbar. Auch andere Materialklassen beziehungsweise Formulierungen zeigen Temperatur- und zusammensetzungsabhängiges Mischungsverhalten. Dazu gehören Rezepturen für Klebstoffe, Lacke oder Beschichtungen. Mögliche weitere Anwendungen sehen die LBF-Wissenschaftler in der Bestimmung des Phasenverhaltens bei der Entwicklung von Wirkstoffformulierungen im pharmazeutischen Bereich oder von Mischungen in der Kosmetik- und Lebensmittelindustrie. Auch Anwendungen in der medizinischen Diagnostik sind denkbar.

Neben Phasendiagrammen lässt sich die Ausbildung von festen Phasen aus einem anfänglich flüssigen System beobachten. Dies findet zum Beispiel während der Trocknung von Lacken oder während der Kristallisation aus der Lösung oder Schmelze statt.

Kategorie: Forschung Stichworte: Forschung, Frauenhofer, Polymerforschung

Haupt-Sidebar

Die aktuelle Chemie

Newsletter

  • Unser Newsletter-Archiv

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Lebensmittel-&Biotechnologie und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • WITTMANN mit zahlreichen Neuheiten auf der Fakuma 2023
    am 26. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die WITTMANN Gruppe präsentiert auf der Fakuma 2023 seine aktuellen Innovationen aus den Bereichen Automatisierung und Peripherie. Das Unternehmen bringt Besuchern zudem auf einem Energieeffizienzpfad die ökonomischen und technischen Vorteile der […]

  • PSA, die sich selbst desinifziert
    am 25. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Ein an der Rice University entwickeltes Material dekontaminiert seine Oberfläche in wenigen Sekunden und bietet neue Möglichkeiten bei PSA. Mithilfe von elektrischem Strom erwärmt es seine Außenfläche schnell auf über 100 Grad Celsius, auf der […]

  • NEO·E in automatisierter Produktionszelle auf der FAKUMA
    am 25. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die PlastiVation Machinery GmbH zeigt auf der Fakuma 2023 zwei Spritzgießmaschinen der Tederic NEO series im Produktionsbetrieb. Zu sehen sind eine komplette Produktionszelle mit elektrischer NEO·E230 und Automation sowie die kosteneffiziente […]

  • Papierhandtuch Recycling für die biotechnologische Wertstoffproduktion
    am 22. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    An der Ostfalia Hochschule wird erforscht, wie Papierhandtücher für die biotechnologische Produktion neuer Wertstoffe recycelt werden können. Ziel ist die Entwicklung einer Methode zur Verzuckerung von Papierhandtüchern. Bakterien können […]

  • Auswechselbare Nadelverschlussvorkammer Vario Shot Xgate
    am 22. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    HASCO erweitert sein Düsenprogramm für Spritzgießwerkzeuge mit der auswechselbaren Nadelverschlussvorkammer Vario Shot Xgate. Xgate bietet eine präzise Nadelführung mit Vorzentrierung und ist hochgradig beständig gegen abrasive und chemisch […]

  • Recycling von Faserverbundwerkstoffen aus Rotorblättern
    am 20. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Das Fraunhofer IFAM leitet ein Projekt zum nachhaltigen Recycling von Faserverbundwerkstoffen aus Rotorblättern mittels Pyrolyse. Eine anschließende Oberflächenbehandlung und Qualitätsprüfung der Rezyklate ermöglichen die erneute industrielle […]

  • Neue Velcorin-Abfüllanlage von LANXESS in Betrieb
    am 20. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    LANXESS hat seine neue Velcorin-Abfüllanlage in Betrieb genommen, die anstelle von Glas- nun Aluminium-Kannen als Packmittel einsetzt. Die Aluminiumverpackungen sollen Kunden ein verbessertes Handling, einen vereinfachten Transport und eine […]

  • ENGEL part finder: Unterstützung im Betriebs- und Wartungsalltag
    am 18. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Der ENGEL part finder ermöglicht es, nahezu alle Bauteile einer ENGEL-Spritzgießmaschine auf einfache Weise zu identifizieren und zu bestellen. Der Teilescout kann nicht nur neue Teile aktueller Maschinen, sondern auch verschmutzte, abgenutzte […]

  • Analytik Jena-Campus: der Grundstein ist gelegt
    am 18. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Anfang September hat Analytik Jena den Grundstein für den neuen Analytik Jena-Campus am Standort Jena-Göschwitz gelegt. Zusammen mit der Muttergesellschaft Endress+Hauser investiert das Unternehmen ca. 45 Millionen Euro in das künftige […]

  • Kistler: Digital meets Circular Economy
    am 15. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Kistler zeigt auf der FAKUMA 2023 smarte, nachhaltige Lösungen für Prozesssicherheit und Qualität im Spritzgießen und die Trends von morgen. Mit dabei die kontaktlos messenden Sensoren im Medtech-Bereich, Sensoren für den 3D-Druck und die […]

Schlagwörter

ABB Aktuelle Nachrichten über BASF analytica Analytik Analytik Jena Anlagenbau Automation Automatisierung Awards B&R Borealis BR CEM CO2 Danfoss Digitalisierung Endress+Hauser Evonik FCIO Festo Finance Forschung Foto Freitag FotoFreitag Hardware Industrie 4.0 Jubiläum Kreislaufwirtschaft Labor LANXESS Lenzing Logistik Messe Messe München MesseNews Messer Nachhaltigkeit OMV Personalia Publikation Pumpen Recycling Shimadzu TU Graz Webinar

Kategorien

Copyright © 2023 · WelkinMedia Fachverlag