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Titelaufnahme

Titel
Approaches to polymer and polymer additive analysis / eingereicht von: Ingrid Hintersteiner
VerfasserHintersteiner, Ingrid
Begutachter / BegutachterinBuchberger, Wolfgang ; Brüggemann, Oliver
Erschienen2015
UmfangIX, 92 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftLinz, Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Kunststoff / Additive / Stabilisatoren / Massenspektrometrie / Flüssigchromatographie / Gaschromatographie / Größenausschlusschromatographie / Sterisch gehinderte Amine / Mikroplastik / Kapillarzonenelektrophorese
Schlagwörter (EN)polymer / additives / stabilizers / mass spectrometry / high performance liquid chromatography / gas chromatography / gel permeation chromatography / hindered amine light stabilizers / microplastics / capillary zone electrophoresis
Schlagwörter (GND)Kunststoff / Kunststoffadditiv / Stabilisator <Chemie> / Massenspektrometrie / Flüssigkeitschromatographie / Gaschromatographie
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-1821 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Approaches to polymer and polymer additive analysis [4.43 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Neben für Kunststoffe typischen Einsatzgebieten wie der Verpackungs-, Bau- oder Fahrzeugindustrie gibt es auch viele neuere Anwendungen. Ein Beispiel dafür stellen Photovoltaikmodule dar, in welchen Polymere in Form von Einkapselungs- oder Rückseitenfolien eingesetzt werden. Die Entwicklung von Solarmodulen basierend auf Kunststoffen war Inhalt des Forschungsprojekts SolPol3, in Rahmen dessen die vorliegende Dissertation durchgeführt wurde.

Insbesondere Kunststoffe in Außenanwendungen sind verschiedenen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Die dabei auf die Materialien einwirkende Hitze, UV-Strahlung und Feuchtigkeit können zum chemischen Abbau des Polymergrundgerüsts führen. Diese Alterungserscheinungen wirken sich negativ auf die mechanischen und optischen Eigenschaften des Kunststoffes aus und können dadurch die Lebensdauer des Kunststoffprodukts deutlich verkürzen. Um diese Prozesse zu verhindern beziehungsweise zu verzögern werden verschiedene Stabilisatorsysteme eingesetzt.

Die Verfügbarkeit von Methoden zur Kunststoffanalyse ist eine wesentliche Voraussetzung für die Herstellung neuer Materialien, das Qualitätsmanagement sowie für das Verstehen von Materialversagen. Um die gesamte Komplexität des Systems zu erfassen ist es notwendig sowohl die zugesetzten Stabilisatoren als auch das Polymergrundgerüst zu betrachten. Aufgrund der weiten Verbreitung von Polyolefinen sind die meisten der bisher entwickelten Analysenmethoden auf diese ausgerichtet, wohingegen anderen Kunststoffen deutlich weniger Beachtung geschenkt wird. Auch für sehr komplexe Stabilisatortypen wie die sterisch gehinderten Amine sind die verfügbaren Methoden nur wenig zufriedenstellend.

In der vorliegenden Arbeit werden Methoden vorgestellt, die das Feld der Polymeranalytik um die genannten Aspekte erweitern. Dazu wird zum einen anhand dreier verschiedener Kunststoffe ein allgemeiner Lösungsansatz zur Analyse von Stabilisatoren in verschiedenen Kunststoffmaterialien vorgestellt. Zum anderen werden neue elektrophoretische und chromatographische Methoden zur Charakterisierung und Quantifizierung von sterisch gehinderten Aminen präsentiert. Nicht zuletzt werden auch Untersuchungen zur Korrelation von Polymerkettenabbau und Abnahme des Stabilisatorgehalts im Zuge von beschleunigten Alterungstest gezeigt, um einen Einblick in die Wirksamkeit verschiedener Stabilisatorsysteme zu erhalten. Die hauptsächlich eingesetzten Analysenmethoden sind dabei Flüssig- und Gaschromatographie, Kapillarelektrophorese und Massenspektrometrie.

Zusammenfassung (Englisch)

Polymer materials are not only used in typical areas of application such as packaging and construction. They can also be found in various other fields, for instance in the area of renewable energies.

Developing novel encapsulants made of synthetic polymers for photovoltaic modules was one of the main goals of research project SolPol 3 under which the current thesis was performed.

Particularly polymer materials used in outdoor applications are exposed to different environmental conditions such as heat, humidity and UV radiation. This can lead to degradation reactions which in turn affects mechanical and optical properties of the materials. To inhibit or at least to retard degradation processes, several types of stabilizers are typically added to the polymer material.

For quality assurance, but also to determine durability or to explain material failure, reliable analytical methods for stabilizer and polymer analysis are essential. However, most existing analytical approaches are designed for polyolefins, whereas other types of polymer received only little attention. The same applies to several stabilizer classes: some of them are already well characterized and accessible with the available methods for analysis, whereas for instance hindered amine light stabilizers present still a challenge for the analytical chemist.

Within the present thesis, analytical strategies for investigations of stabilizers in other polymer types than polyolefins are provided. In addition, new methods for both characterization and quantitation of hindered amine light stabilizers are presented. Another part covers the correlation of changes in the molecular weight with changes in the stabilizer content during accelerated aging tests for different stabilizer systems. The main analytical techniques involved in this thesis include high performance liquid chromatography (HPLC), gas chromatography (GC), capillary electrophoresis (CE) and mass spectrometry (MS).