Nah-Infrarot-Spektroskopie für die schnelle Polymeranalytik und die zerstörungsfreie Evaluierung von Materialeigenschaften

Ziel der Dissertation war die Entwicklung von fingerprint Charakterisierungsmethoden mittels Nahinfrarot-Spektroskopie (NIR) in Kombination mit multivariater Datenanalyse als Grundvoraussetzung für das im Rahmen dieser Arbeit neu etablierte High-Output Polymer Screening (HOPS). HOPS steht dabei für die an die an die Bedürfnisse der Polymerchemie angepasste Umsetzung des High-Throughput Screenings (HTS) und umfasst rechnergesteuerte Polymerisationsautomaten, schnelle Analytik, Datenmanagement, Datenanalyse sowie kombinatorischen Methoden der Materialforschung. Während das aus dem Pharma- und Biotechbereich bekannte HTS sein Hauptaugenmerk auf dem hohen Durchsatz und die Bearbeitung möglichst vieler Proben hat, steht beim High-Output Polymer Screening der Informationsgehalt im Vordergrund. Dabei wird auch Wert auf verfahrensrelevanten Bedingungen gelegt. Die Anforderungen für die neue Analytik liegen aufgrund der großen Probenzahl insbesondere in der Schnelligkeit, sowohl bei der Präparation als auch in der Messzeit selbst. Daneben stehen aufgrund der neuen Polymerisationsautomaten auch nur geringe Probenmengen zur Verfügung. Die einfache, robuste und schnelle NIR -Spektroskopie erfüllt diese Anforderungen und arbeitet darüber hinaus auch lösungsmittel- und zerstörungsfrei. <br>In dieser Arbeit wurden verschiedenste Polyolefinsysteme erfolgreich untersucht. Dabei wurden unter Verwendung von multivariater Datenanalytik Zusammenhänge zwischen den gemessenen Spektren, der chemischen Struktur und den Eigenschaften der untersuchten Polymeren gefunden. Mit diesem Modell (PLS (Partial Least Square) Algorithmus) konnten sowohl chemische und physikalische Eigenschaften wie u.a. Schmelztemperatur, Schmelzenthalpie, Diadenverteilungen, Modul, Kerbschlagzähigkeit, Zugfestigkeit oder Shore-Härten als auch die thermische Vorgeschichte unbekannter Proben vorhergesagt werden. Daneben war auch eine Übertragung zwischen verschiedene Polymerfamilien möglich, so dass neben der Validierung auch eine Klassifizierung zwischen den Polymeren durchführbar ist.

Author dc:creator

• Marquardt, Jürgen

Contributors dc:contributor

• Mülhaupt, Rolf

• Kunststoffe
• NIR-Spektroskopie
• High throughput screening
• multivariate Datenanalyse
• Materialeigenschaften
• Polymers
• NIR-Spectroscopy
• material properties

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