Virtuelle Chromatographie von Polymeren zur effektiveren Methodenerstellung in der Flüssigkeitschromatographie von Polymeren. Schlussbericht für den Zeitraum 01.05.2003 - 31.08.2005 zu dem aus Haushaltsmitteln des BMWi über die AiF Otto von Guericke geförderten Forschungsvorhaben
(German)
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Die computerunterstützte Methodenentwicklung hat sich im Bereich der Chromatographie niedermolekularer Substanzen etabliert. Ob oder wie man hingegen aus wenigen Experimenten auch das chromatographische Verhalten von Polymeren zuverlässig vorhersagen kann, war bislang nicht bekannt. Ziel des Vorhabens war es daher zu prüfen, ob Modelle, die das chromatographische Verhalten niedermolekularer Moleküle verlässlich beschreiben, auch für Polymere geeignet sind. Gegebenenfalls sollten die vorhandenen Modelle verbessert oder gänzlich neue Modelle entwickelt werden. Zur Lösung dieser Problemstellung wurde zunächst das Retentionsverhalten von Polyethylenoxiden, Polymethylmethacrylaten untersucht. Es wurde festgestellt, dass die im Bereich niedermolekularer Verbindungen verwendeten Modelle auch zur Vorhersage der Gradientenelution von Polymeren geeignet sind, wenn die notwendige Kalibrierung ebenfalls durch Gradientenmessungen erfolgte. Hingegen gelingt die wichtige Vorhersage des isokratischen Verhaltens aus den einfach durchführbaren Gradientenmessungen mittels der bislang existierenden Modelle nicht. Daher wurde ein neues Modell entwickelt, welches, bei geeigneter Wahl der Kalibierexperimente, eine zuverlässige Vorhersage der Retentionszeiten sowohl von isokratischen, als auch von Gradientenexperimenten erlaubt. Für die Kalibration sollten dabei sowohl Gradienten- als auch isokratische Experimente verwendet werden. Als besonders geeignet erweist sich dabei in experimentelles Vorgehen, bei welchem man zunächst aus einer einfachen Gradientenmessung geeignete Eluentenzusammensetzungen für die isokratischen Kalibrierexperimente abschätzt. Mit dem so erarbeiteten Modell konnten tatsächlich Bedingungen zur Trennung eines Blends aus Poly(n-butylmethacrylat), Poly(t-butylmethacrylat) und zweier PMMAs (Polymethylmethacrylat) mit unterschiedlichen mittleren Molkulargwichten vorhergesagt werden. Im weiteren Verlaufe des Projektes wurde die Anwendbarkeit des neu entwickelten Copolymeren aus Ethylacrylat un Styrol untersucht. Es wurde gefunden, dass das neu entwickelte Modell auch für diese Copolymere verlässliche Vorhersagen des Retentionsverhaltens erlaubt. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden anschließend genutzt, um einen Stufengradienten zu entwickeln, der zu einem linearen Zusammenhang zwischen dem Retentionsvolumen und der Copolymerenzusammensetzung führte. Ein solcher Zusammenhang erleichtert erheblich die Bestimmung der chemischen Uneinheitlichkeit. Schließlich gelang mit dem neu entwickelten Modell sogar dieVorhersage der Retentionszeiten unterschiedlichster Polymere aus nur wenigen Kalibrationsmessungen. Hieraus ergibt sich eine neuartige Möglichkeit zur schnelleren Methodenentwicklung und -optimierung in der Polymerchromatographie. Die so entwickelten Methoden können anschließend zum Zwecke der Wareneingangs- und Qualitätskontrolle, beim Aufzeigen von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen neuer Kunststoffmaterialien oder zur Klärung von Patentrechtsverletzungen verwendet werden. Ein weiteres Einsatzgebiet liegt im Bereich der Auftragsanalytik, wo häufig Methoden für spezielle Kundenprobleme angepasst werden müssen. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Virtuelle Chromatographie von Polymeren zur effektiveren Methodenerstellung in der Flüssigkeitschromatographie von Polymeren. Schlussbericht für den Zeitraum 01.05.2003 - 31.08.2005 zu dem aus Haushaltsmitteln des BMWi über die AiF Otto von Guericke geförderten Forschungsvorhaben