Thermische Verfahren zur Charakterisierung von Polymeren und Additiven

Thermische Analysenverfahren in der Polymeranalytik sind neben den spektroskopischen Verfahren wichtige Werkzeuge zur Charakterisierung von Polymeren. Pyrolyse und Thermogravimetrie (TGA), gekoppelt mit der Gaschromatographie/Massenspektrometrie, brauchen wenig Probenmaterial und sind sowohl zur Identifizierung als auch zur quantitativen Bestimmung von Polymerbasis und Additiven geeignet. Ausgehend vom theoretischen Hintergrund der eingesetzten Techniken (Pyrolyse, TGA, Gaschromatographie und Massenspektrometrie) wird der Aufbau der Geräte erklärt. Dabei wird auch auf die verschiedenen Arten von Pyrolysatoren und ihre Vor- und Nachteile eingegangen (Ofen-, Curie-Punkt- und Filamentpyrolysatoren). Schritt für Schritt wirderläutert, wie eine Methode für die Analyse von Polymeren und Additiven mit der Pyr-GCMS und TGA-GCMS für die Praxis entwickelt wird. Anhand zahlreicher Beispiele wird gezeigt, wie die beiden Methoden erfolgreich angewendet werden. In den letzten Jahren hat insbesondere die Analyse von Mikroplastik an Bedeutung gewonnen. Die Kopplungstechniken Pyr-GCMS und TGA-GCMS sind aufgrund ihrer Empfindlichkeit und Selektivität für die qualitative und quantitative Analyse von Mikroplastik hervorragend geeignet. Im Rahmen des Seminars wird auf die besonderen Herausforderungen der Mikroplastikanalyse eingegangen.

Zum Thema

Die Polymeranalytik spielt eine wichtige Rolle in der Industrie, sowohl bei der Entwicklung als auch der Verarbeitung von Polymeren. Neben den klassischen spektroskopischen Verfahren werden immer häufiger auch thermische Verfahren eingesetzt. Die Pyrolyse-GCMS Kopplung (Pyr-GCMS) ist ein Verfahren, das qualitative und quantitative Informationen liefert. Die Thermogravimetrie (TGA) wird seit langem erfolgreich eingesetzt, um das Verhalten von Polymeren zu charakterisieren. Wird die TGA nun ebenfalls mit der GCMS gekoppelt (TGA-GCMS), können die Polymere anhand der entstandenen Abbauprodukte eindeutig identifiziert werden. Ausgehend vom theoretischen Hintergrund der eingesetzten Techniken (Pyrolyse, TGA, Gaschromatographie und Massenspektrometrie) wird der Aufbau der Geräte erklärt und die beiden Methoden werden hinsichtlich ihrer Einsatzgebiete verglichen und eingeordnet. Viele Praxisbeispiele, auch aus der Mikroplastikanalytik, zeigen wie die Methoden erfolgreich eingesetzt werden.