On-line HPLC/SEC-1H-NMR-Kopplung zur Charakterisierung von Polymeren. Bestimmung der Molmassen- und chemischen Zusammensetzungsverteilungen.

• Applicant: Professor Dr. Wolf Hiller
• Subject Area: Experimental and Theoretical Physics of Polymers
• Term: from 2007 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 45441990

Im Rahmen dieses Vorhabens sollen neue chromatographische Trennverfahren entwickelt werden, die eine direkte Kopplung der High Performance Liquid Chromatography (HPLC) bzw. Size Exclusion Chromatography (SEC) mit der NMR ermöglichen. Dadurch sollen neue Blockcopolymere hinsichtlich ihrer verschiedenen molekularen Strukturparameter getrennt und mit der NMR charakterisiert werden. Von besonderem Interesse sind die Molmassenverteilung (MMD – Molar Mass Distribution) und die Verteilung der chemischen Zusammensetzung (CCD – Chemical Composition Distribution). Insbesondere soll die Chromatographie unter kritischen Bedingungen der Adsorption zur Trennung dieser Blockcopolymere und den zugehörigen Homopolymeren angewendet werden. HPLC-NMR wurde bisher niemals zur Untersuchung von Blockcopolymeren unter kritischen Bedingungen der Adsorption eingesetzt. Es werden Blockcopolymere aus Isopren und Methylmethacrylat charakterisiert. Ziel ist es, mittels HPLC-NMR direkt die chemische Zusammensetzung dieser Copolymere unter kritischen Bedingungen der Adsorption zu bestimmen. Insbesondere sollen die Molmassen der Blöcke und die Mikrostrukturen der Monomereinheiten in Abhängigkeit von der Molmasse ermittelt werden. Es ist von besonderem Interesse, einerseits eine Analyse der Isoprenblöcke bezüglich der Verteilung von 1,4-, 1,2- und 3,4-Konfigurationen in Abhängigkeit von der Molmasse zu bestimmen. Andererseits soll die Verteilung der syndiotaktischen, ataktischen und isotaktischen Anteile der Methylmethacrylat-Blöcke in Abhängigkeit der Molmasse ermittelt werden. Dazu sind sowohl die chromatographischen Trennverfahren wie auch die NMR spektroskopischen Analysenverfahren zu entwickeln. Es gibt keine weitere Methode, die in der Lage wäre, gleichzeitig die Mikrostrukturen von Isoprenund der Methylmethacrylat-Blöcken zu bestimmen. Im Falle von Homopolymeren werden monodisperse Polymethylmethacrylate (PMMA) und Polyisoprene (PI) unterschiedlicher Molmasse untersucht. Besonderes Interesse wird der Entwicklung von chromatographischen Trennverfahren am kritischen Punkt der Adsorption sowohl für PMMA als auch PI gewidmet. Darüberhinaus soll eine direkte Quantifizierung der Polymerkonzentration in der NMR-Flußzelle in Abhängigkeit von der Molmasse mittels HPLC-NMR vorgenommen werden. Daraus sollen Rückschlüsse über das Adsorptions- und Desorptionsverhalten der Homo- und Copolymere am kritischen Punkt bezüglich ihrer Molmassen gezogen werden. Weiterhin sollen damit konzentrationsspezifische Detektionsgrenzen für Polymere unterschiedlicher Molmassen untersucht werden. Eine elektronische Referenzmethode soll für die Bestimmung der Polymerkonzentrationen angewendet werden. In diesem Fall wird mittels eines weiteren RF-Kanals des NMR-Spektrometers ein zusätzliches Signal im 1H-Spektrum erzeugt, dessen Intensität geeicht wird und somit zur Messung unbekannter Konzentrationen benutzt werden kann.

• DFG Programme: Research Grants