Zweidimensionale Flüssigchromatographie als Schlüsselmethode in der modernen Materialforschung

Makromolekulare organische Materialien oder kurz Polymere werden in sehr vielen Bereichen des täglichen Lebens eingesetzt. Neben den bekannten Anwendungsgebieten wie Verpackungen, Textilien, Kosmetika und Waschmitteln werden sie auch in anderen wichtigen Bereichen wie der Mikro- und Optoelektronik, der Wasseraufbereitung und der Baustoffindustrie eingesetzt. Dabei lassen sich Polymere durch gezielte Auswahl bestimmter Strukturvarianten und Herstellungsverfahren für spezielle Eigenschaften und Einsatzgebiete maßschneidern. Für die Optimierung der Herstellungsprozesse dieser Polymere ist eine leistungsfähige und robuste Analytik notwendig. Die Analytik von makromolekularen Verbindungen unterscheidet sich wesentlich von der allgemeinen chemischen Analytik, da Polymere Besonderheiten aufweisen, die auf ihre Struktur bzw. die Art ihrer Herstellung zurückzuführen sind.

Makromoleküle werden durch verschiedene Polymerisationsarten aus kleinen Bausteinen, den Monomeren, hergestellt. Dabei werden lange Kettenstrukturen gebildet, die sich hinsichtlich ihrer Länge und ihrer chemischen Struktur unterscheiden. Anders als niedermolekulare organische Verbindungen, die eine definierte chemische Struktur und Molmasse haben, weisen Polymere bezüglich der Kettenlänge (Molmasse), der chemischen Zusammensetzung, der Funktionalität und der molekularen Architektur Verteilungen auf. Werden z.B. zwei Monomere unterschiedlicher chemischer Struktur miteinander copolymerisiert, so werden Makromoleküle gebildet, die sich in Bezug auf Struktur und Molmasse erheblich voneinander unterscheiden. So können je nach Polymerisationsverfahren z.B. neben linearen auch verzweigte Moleküle entstehen.

In der klassischen Polymeranalytik wird die komplexe molekulare Zusammensetzung eines Polymeren durch Mittelwerte wie die mittlere Molmasse oder die mittlere chemische Zusammensetzung beschrieben. Für das Maßschneidern moderner Polymermaterialien und die Erarbeitung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen sind diese Parameter nicht ausreichend. Hier ist es erforderlich, neben den entsprechenden Mittelwerten auch die zugehörigen Verteilungsfunktionen experimentell zu ermitteln.

Quelle: Aktuelle Wochenschau