Suspensionspolymerisation in überkritischem Kohlendioxid
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projektes war die Untersuchung und Modellierung des Phasenverhaltens im ternären System Monomer, Polymer und überkritisches Kohlendioxid. Die Untersuchungen wurden mit einem eigens dafür erworbenen Hochdruckautoklaven mit integrierter Hochdruck- ATR-IR Sonde (Mettler Toledo) durchgeführt. Diese Apparatur erlaubt die online und in-situ Analyse der Polymer-reichen Phase. Die Phasengleichgewichte wurden für die Systeme Styrol / Polystyrol und Methylmetacrylat / Poly(methyl metacrylat) in Kohlendioxid bei zwei Temperaturen (65°C, 80°C) zwei Drücken {100 bar, 150 bar) und drei Polymermolmassen {von 5 kg mol kg-1 bis 100 mol kg-1) vermessen. Zur Validierung der Ergebnisse der spektroskopischen Messung wurden parallel Trübungsmessungen in einer Hochdrucksichtzelle mit variablem Innenvolumen durchgeführt. Hierbei hat sich eine gute Übereinstimmung der beiden Methoden gezeigt. Auf Basis der durchgeführten Messungen und von Literaturdaten wurden die beiden Systeme mit der PC-SAFT Zustandsgieichung modelliert. Wenn Reinstoffparameter der Komponenten aus der Literatur vorhanden waren, wurden diese venvendet. Nicht vorhandene Parameter wurden an Reinstoffdaten aus der Literatur angepasst. Binäre Wechselwirkungsparameter /c,y wurden ebenfalls anhand von Gemischdaten aus der Literatur bestimmt. Unter Venrwendung dieser Parameter wurden die Phasengleichgewichte der ternären Systeme für die verschiedenen Bedingungen modelliert. Hierbei zeigte das Poly(methylmethacrylat) System sehr gute Übereinstimmung mit den gemessenen Daten. Für das ternäre System wurde nur ein konstantes /c,y für das binäre System MMA-PMMA zu kjj = -0,02 bestimmt. Im Gegensatz dazu war die Modellierung des ternären Polystyrol- Systems trotz guter Beschreibung der binären Systeme nicht möglich. In diesem Zusammenhang wurde der Einfluss des Quadrupolmomentes von Kohlendioxid auf das Ergebnis der Modellierung untersucht. Dies hatte für dieses System keinen Einfluss auf das Resultat. Im zweiten Teil des Projektes wurde durch zeitaufgelöste !R-Messungen die Sorption des Kohlendioxids in Polymeren und die Polymerquellung untersucht. Durch die gleichzeitige Messung des Kohlendioxidmassenanteils im Polymer und die Veränderung einer charakteristischen Polymerbande war es möglich, simultan Sorption und Quellung bis zu einem Druck von maximal 150 bar zu ermitteln.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Görnert, Sadowski: "Phase-Equilibrium Measurement of the Polystyrene / Styrene / Carbon Dioxide Ternary System at Elevated Pressures using ATR-FTIR Spectroscopy", Macromol. Symp, 259 (2007), 236-242
- M. Görnert, G. Sadowski, Phase-Equilibrium Measurements of the Styrene / Polystyrene / Carbon Dioxide Ternary System at Elevated Pressures Using ATR-FTIR Spectroscopy, Polymer Reaction Engineering, 7.-9. Oktober 2007, Hamburg
- Görnert, Sadowski: "Phase-equilibrium measurement and modeling of the PMMA / MMA / carbon dioxide ternary system" J. Supercrit. Fluids, 46 (2008), 218-225
