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Entwicklung von chromatographischen Methoden zur Analyse von hydrophilen synthetischen Copolymeren

Adler, Martina :
Entwicklung von chromatographischen Methoden zur Analyse von hydrophilen synthetischen Copolymeren.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2005)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Entwicklung von chromatographischen Methoden zur Analyse von hydrophilen synthetischen Copolymeren
Language: German
Abstract:

Hydrophile Polymersysteme gewinnen aus ökonomischer und ökologischer Sicht in der Polymerforschung zunehmend an Bedeutung. Ihre Anwendung reicht von einfach aufgebauten Emulgatoren bis hin zu maßgeschneiderten Spezialpolymeren in der pharmazeutischen Industrie. Um die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von hydrophilen Polymeren verstehen und beeinflussen zu können, ist eine leistungsfähige Analytik eine wichtige Voraussetzung. Während für komplexe hydrophobe Polymere eine große Bandbreite an chromatographischen Methoden, insbesondere auch gekoppelten Methoden, zur Verfügung steht, war dies für hydrophile Polymere bisher nicht der Fall. Im Rahmen dieser Dissertation wurden anhand verschiedener Modellsysteme erstmals chromatographische Methoden für die Deformulierung von komplexen hydrophilen synthetischen Copolymeren erarbeitet. Dies beinhaltete die Entwicklung von robusten und reproduzierbaren SEC-Methoden für statistische Methacrylat-Copolymere, welche Methacrylsäure- bzw. Dimethylammoniumgruppen enthalten und Dragierlacke eingesetzt werden. Dadurch wurde erstmals eine zuverlässige Bestimmung der Molmassenverteilung für diese Systeme möglich. Als Phasensystem wurde eine GPC-Säule mittlerer Polarität (GRAM) und ein Eluent auf der Basis von N,N-Dimethylacetamid (DMAC) eingesetzt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit war die Entwicklung von chromatographischen Methoden für hydrophile segmentierte Copolymere. Als Modellsysteme wurden Kammcopolymere auf der Basis von Polymethacrylsäure und Polyethylenglykol bzw. Polyvinylalkohol und Polyethylenglykol gewählt. Für eine umfassende Charakterisierung der uneinheitlich aufgebauten Polymere müssen mehrdimensionale Analysemethoden angewendet werden, die bisher jedoch für hydrophile Systeme nicht existierten. Durch sorgfältige Entwicklung von geeigneten HPLC- und SEC-Methoden gelang anhand der Chromatographie am kritischen Punkt der Adsorption (LC-CC) und der wässrigen SEC die Auftrennung der Copolymere nach chemischer Heterogenität und Molmasse. Um diese Eigenschaften miteinander zu korrelieren, wurde erstmals eine automatisierte online-Kopplung zweier flüssigchromatographischer Methoden mit wässrigen Eluenten vorgenommen. Zusätzlich konnte durch die Kopplung der Chromatographie mit der FT-IR-Spektroskopie eine Aufklärung der chemischen Zusammensetzung in Abhängigkeit vom Elutionsvolumen erreicht werden.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The interest in synthetic hydrophilic polymers increases in the industrial enviroment as well as in materials for the daily life. These products are available from functional homopolymers, which are used as emulgators, up to tailor-made copolymers with complex architectures. However there are few techniques that allow a satisfying characterization of those polymers. There are several established chromatographic techniques that have the potential to characterize the molecular as well as the chemical heterogeneity. It is known that the coupling of different techniques increases the available information above the sum of the single techniques. These chromatographic techniques were developed for hydrophobic polymers, but until now there were no coupling methods available for hydrophilic copolymers. This thesis comprises the development of chromatographic and coupled chromatographic techniques for the deformulation of complex hydrophilic copolymer systems. One task was to determine the molar mass distribution for statistical (meth)acrylate copolymers which contain methacrylic acid and dimethyl amino groups respectively. These methods happended to be robust and reproducible, so this is the first time a reliable SEC could be performed for those copolymers which are used as coatings in the pharma industry. The phase system was a SEC-column with medium polarity (GRAM) and an eluent on the basis of N,N-dimethyl acetamide. A second task was the development of chromatographic techniques for hydrophilic segmented copolymers. The model polymers were carboxy group containing copolymers, vinyl alcohol copolymers and modified polyethylene oxides. Those polymers are much more complex than statistical copolymers and heterogeneous in respect to their chemical composition as well as to their molar mass. The charaterization of these copolymers requires multidimensional chromatographic methods which were not available for aqueous systems so far. However a thorough method development of appropriate HPLC- and SEC-methods resulted in the separation of the given copolymers by liquid chromatography at the critical point of adsorption (LC-CC) and aqueous SEC. A correlation of the properties (chemical heterogeneity and molar mass) was achieved by an automated online-coupling of these methods. This coupling as well as the online coupling of the liquid chromatoprahpy with FT-IR spectroscopy was the first known for hydrophilic synthetic copolymers.English
Uncontrolled Keywords: SEC, GPC, wässrig, wasserlöslich, hydrophil, 2D-Chromatographie, LC-FTIR, Polymethacrylsäure
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
SEC, GPC, wässrig, wasserlöslich, hydrophil, 2D-Chromatographie, LC-FTIR, PolymethacrylsäureGerman
SEC, GPC, aqueous, hydrophilic, 2D-Chromatography, LC-FTIR, Polymethacrylic acidEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: Fachbereich Chemie
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:50
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000530
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-5306
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Gruber, Prof. Dr. Erich
Advisors: Rehahn, Prof. Dr. Matthias
Refereed: 20 December 2004
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/530
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