Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer analytischen Methode zur quantitativen Bestimmung von modernen Stabilisatoren und deren Abbauprodukten in Thermoplasten

Schnelle Stabilisatoranalytik StabiRapidAn

Forschungsziel:

Ziel ist die Entwicklung einer robusten Analysemethode zur umfassenden Analyse von modernen Stabilisatoren und deren Abbauprodukten in Thermoplasten.

Lösungsweg:

Entscheidend für die Analyse von Stabilisatoren ist deren quantitative Isolation aus der Polymermatrix, welche für hochmolekulare Vertreter gegenwärtig nicht möglich ist. Dazu soll zukünftig die Festphasenextraktion (SPE) eingesetzt werden. Potentiell geeignete Sorbentien und Lösungsmittel werden anhand ausgewählter Stabilisatoren und deren Abbauprodukten bewertet. Die experimentellen Bedingungen der Methodik werden dann an Modellcompounds der Stabilisatoren mit Thermoplasten (Polyolefine, ABS, PC) optimiert. Die Ergebnisse der SPE werden schließlich mit der etablierten Soxhlet-Extraktion verglichen und in einem Ringversuch erprobt, bevor letztlich Empfehlungen für die Normung entworfen werden.

Angestrebte Ergebnisse:

Angestrebt wird somit eine SPE-basierte Methode zur Isolierung von hochmolekularen Stabilisatoren und deren Abbauprodukten aus Polymermatrices. Diese soll erstmals die Extraktion bisher nicht quantifizierbarer Stabilisatoren ermöglichen und sich durch einen hohen Probendurchsatz und hohe Robustheit auszeichnen.

Nutzen für KMU:

Compoundierende KMU können zukünftig passende Stabilisatoren gezielter unter Gesichtspunkten wie Migrationsneigung und gesundheitlicher Unbedenklichkeit auswählen, wodurch um bis zu 10 % geringere Produktionskosten realistisch sind. Hersteller von Stabilisatoren können mit der zu entwickelnden Methode die Wirkungsweise und Effizienz ihrer bestehenden Produkte und von Produktneuentwicklungen sehr viel zuverlässiger einschätzen und damit ihre Entwicklungskosten signifikant reduzieren.

Analytische Dienstleister und Prüflabors, die zum weit überwiegenden Teil dem KMU Segment zuzuordnen sind, können ihre Produktivität deutlich steigern, und neue Angebote und Kundenkreise erschließen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Projekts konnte eine Extraktion von Stabilisatoren und deren Abbauprodukten mittels SPE realisiert werden. Nach intensiven Bemühungen wurden hervorragende Wiederfindungen erzielt und Protokolle zum Umgang mit Nebenphasen etabliert. Auch die praktische Erprobung mit KMU verlief erfolgreich und erste Normungsentwürfe wurden entwickelt.

Während das Projektziel, die SPE als Methode zur Extraktion von hochmolekularen Stabilisatoren (HALS) aus Thermoplasten voll erreicht werden konnte, zeigten sich deutliche Schwächen der Methode hinsichtlich der Extraktion niedermolekularer Stabilisatoren aus Polyolefinen. Unter den letztlich gefundenen Bedingungen können Abbauprodukte der niedermolekularen Stabilisatoren nicht vollständig desorbiert werden. Diese werden zudem während der Extraktion teilweise abgebaut (oxidiert), was die Problematik verstärkt. Zwar konnten auch hier Teilerfolge erzielt werden, jedoch ist noch großes Verbesserungspotenzial erkennbar. Nach der umfassenden Untersuchung der Möglichkeiten der SPE im Rahmen des Projekts erscheint diese nicht als der geeignete Ansatz für Untersuchungen zum Gehalt von niedermolekularen Stabilisatoren und insbesondere deren Abbauprodukten in Polyolefinen. Kürzlich kommerziell verfügbar gewordene Detektortechnologien (Hochtemperatur-UV-Detektor, IR-Detektor mit Sensitivität im Carbonylbereich) lassen großes Potential für die Nutzung der Hochtemperatur-Gelpermeationschromatografie bei der Bearbeitung entsprechender Fragestellungen erkennen.