Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Analytik> Analyseninstrumente>

Schnellbestimmung des Phasenverhaltens von Polymer-Mischungen

Histologie in 3DNeue Färbemethode ermöglicht Nano-CT-Aufnahmen von Gewebeproben

Prof. Franz Pfeiffer montiert eine Probe am Nano-CT-Gerät

Bislang werden Gewebeproben von Patienten für histologische Untersuchungen in dünne Scheiben geschnitten. Das könnte sich in Zukunft ändern: Ein interdisziplinäres Team TUM hat eine Färbemethode entwickelt, die es erlaubt, dreidimensionale Gewebeproben mit dem ebenfalls kürzlich an der TUM entwickelten Nano-CT-Gerät zu untersuchen.

…mehr

Schnelle Hochdurchsatz-MethodePhasenverhalten von Polymer-Mischungen bestimmen

Um die Bestimmung des Phasenverhaltens von Polymermischungen zu vereinfachen und zu beschleunigen, haben das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und die Universität Jena eine Hochdurchsatz-Methode entwickelt.

sep
sep
sep
sep
Streumuster

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. 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.

Anzeige

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 Wells 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.

Aufnahme von Phasendiagrammen durch Kleinwinkel-Lichtstreuung
Die Streumuster von unterschiedlich zusammengesetzten Polymermischungen bei derselben Temperatur zeigt beispielhaft die Abbildung. 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.

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.

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.

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge zum Thema

Ratgeber-Portal: Technische Werkstoffe, Einsatzbeispiele und Normen

Ratgeber-PortalTechnische Werkstoffe, Einsatzbeispiele und Normen

Das Unternehmen Reichelt Chemietechnik präsentiert auf seiner Homepage jetzt ein neues Ratgeber-Portal. Der User findet dort informative Beiträge zu Themen rund um technische Werkstoffe, wissenschaftliche Phänomene, industrielle Einsatzbeispiele sowie wichtige Normen und Regularien.

 

…mehr

MDI- und Chlor-ProduktionCovestro investiert 200 Mio. Euro in Tarragona

Der Werkstoffhersteller Covestro wird seine Produktion in Tarragona (Spanien) auch über das Jahr 2020 hinaus fortsetzen. Das Unternehmen will rund 200 Mio. Euro investieren, um mit verschiedenen Maßnahmen die Kosteneffizienz und damit die Wettbewerbsfähigkeit des Standorts zu erhöhen.

 

…mehr
Wasserabweisende Beschichtung: Neuer abriebfester Werkstoff für Alltagsanwendungen

Wasserabweisende BeschichtungNeuer abriebfester Werkstoff für Alltagsanwendungen

Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für wasserabweisende Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur.

 

…mehr
Mitarbeiter der AG Waldvogel bedient eine Screeningapparatur zur parallelen Elektrolyseoptimierung

Elektrochemische PolymerbildungElektrochemie erschließt neue Substanzklassen

Eine neue Synthesestrategie überwindet die Problematik der elektrochemischen Polymerbildung. Diese könnte einen einfachen, umweltschonenden Zugang zu einer Reihe von Verbindungen mit pharmazeutischem und materialwissenschaftlichem Potenzial ermöglichen.

…mehr

Katalysator für KohlendioxidreduktionKohlendioxid als Rohstoff

Chemiker der TU Berlin um Prof. Dr. Peter Strasser aus dem Fachgebiet „Elektrochemische Katalyse und Materialien“ ließen sich von der Biokatalyse zu einem neuen Katalysator für die Kohlendioxidreduktion inspirieren.

 

…mehr
Anzeige

Bildergalerien bei LABO online

Anzeige

Jetzt den LABO Newsletter abonnieren

LABO Newsletter abonnieren

Der kostenlose LABO Newsletter informiert Sie wöchentlich über neue Produkte, Lösungen, Technologietrends und Innovationen aus der Branche sowie Unternehmensnachrichten und Personalmeldungen.

Anzeige
Anzeige

Mediaberatung