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Titel:Vergleich der Eigenschaften von PS/DVB-basierten Copolymeren unterschiedlicher Morphologie im Hinblick auf ihre Einsatzfähigkeit als stationäre Phasen in der Ionenaustauschchromatographie
Autor:Gröticke, Katrin Ursula Ada
Weitere Beteiligte: Seubert, Andreas (Prof. Dr.)
Veröffentlicht:2013
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2013/0235
DOI: https://doi.org/10.17192/z2013.0235
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2013-02358
DDC:540 Chemie
Titel (trans.):Comparison of the characteristics of PS/DVB-based copolymers with differing morphology in view of their availability as stationary phases in ion exchange chromatography
Publikationsdatum:2013-05-23
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
seed latice, particle diameter, Goodwin-procedure, Ion exchange chromatography, Monolith, PS/DVB, Partikeldurchmesser, Saatlatex, Goodwin-Verfahren, Ugelstad-Verfahren, Ugelstad-synthesis, Ionenaustauschchromatographie, Stationäre Phase
Referenziert von:

Zusammenfassung:
Ein breites Feld an analytischen Fragestellungen erfordert in der Flüssigchromatographie immer effizientere Trennsäulen und immer schnellere Trennungen. Die Effizienz von chromatographischen Trennsäulen ist dabei neben der Packungsgüte und der Funktionali-sierung insbesondere von den Eigenschaften des verwendeten Trägermaterials abhängig. Zwei aktuelle Trends zur Verbesserung der Trennleistung sind daher die Verminderung der Partikeldurchmesser von sphärischen Phasen und die Entwicklung von monolithischen Phasen. Beide Ansätze sind in der Ionenaustauschchromatographie (IC) noch nicht stark verbreitet. Daher ist der Schwerpunkt dieser Arbeit die systematische Untersuchung, inwiefern sich die Variation der Partikeldurchmesser von makroporösen, stark quervernetzten, sphärischen Polystyrol/Divinylbenzol(PS/DVB)-Phasen auf die Trennleistung in der IC auswirkt. Die Polymerpartikel werden durch ein Zweischritt-Quellverfahren aus Polystyrol-Saatlatices, welche nach dem Goodwin-Verfahren hergestellt werden, erzeugt. Die Synthese dieser Saatlatices wird gezielt variiert, so dass Chargen mit verschiedenen Partikeldurchmessern im Bereich von 0,5 µm bis 1,3 µm hergestellt und charakterisiert werden können. Diese Chargen werden genutzt, um nach dem Ugelstad-Verfahren durch Quellen und anschließendes Quervernetzen die sphärischen PS/DVB-Chargen herzustellen. Zur Steuerung der resultierenden Partikeldurchmesser dieser Polymerchargen werden drei unterschiedliche Strategien angewendet, bei denen die Syntheseparameter systematisch variiert werden. Dadurch gelingt es, PS/DVB-Chargen mit Partikeldurchmessern im Bereich von 1,7 µm bis 5,5 µm zu erzeugen. Die hergestellten Chargen werden systematisch auf ihre Eigenschaften sowie ihre Tauglichkeit zum Einsatz als stationäre Phasen hin untersucht. Von besonderem Interesse sind dabei der Einfluss der gewählten Synthesebedingungen auf die Porosität der Materialien sowie das Verhalten als stationäre Phase. Die partikulären Phasen werden dafür sowohl unter Reversed-Phase- (RP) als auch unter IC-Bedingungen eingesetzt. Beim Vergleichen der erhaltenen Ergebnisse wird ersichtlich, dass sich auf Trennsäulen mit ähnlicher Packungsgüte Bodenhöhe und Partikeldurchmesser proportional zueinander verhalten. Weiterhin wurden monolithische Phasen aus Styrol und Divinylbenzol hergestellt und untersucht. Hier wurden verschiedene Synthesestrategien angewendet und deren Produkte miteinander verglichen. Für die Anwendung in der IC entsteht dabei das größte Problem bei der festen Anbindung des Monolithen an den Säulenkörper aus Polyetheretherketon (PEEK).

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  7. Die Suspension wurde nun 20 min lang auf Rührstufe " 5 " gerührt, um die Reaktions- temperatur zu erreichen. Es wurde ein Hantelrührfisch verwendet. Außerdem wurde die weiße Suspension mittels eines eingeleiteten Argonstroms entgast. Nach dem Beenden der Temperierungsphase wurde der Gasstrom reduziert. Es folgte die Zugabe des Monomers VB-DEMA, das zuvor nach der in Abschnitt 11.4.6 beschriebenen Vorschrift synthetisiert worden war. 0,6713 g (ca. 2,47 mmol; 1,0 eq,) davon waren zuvor in 5 ml entgastem Reinstwasser gelöst worden. Die Zugabe erfolgte mittels einer Pasteur- Pipette. Das Reaktionsgemisch wurde nun unter Rühren für weitere 15 min temperiert.
  8. In der Zwischenzeit wurden 0,7353 g (2,69 mmol; 1,1 eq.) des Radikalstarters Kaliumperoxodisulfat in ein Wägeschälchen abgewogen. Auftretende Klumpen wurden mit einem Spatel zerdrückt. Nach Beenden der Temperierungsphase wurde der Radikalstarter zügig in fester Form in den Reaktor geschüttet, wobei das Wägeschälchen und der Trichter mit 5 ml Reinstwasser nachgespült wurden. Die Rührstärke wurde nun auf " 4 " zurückgedreht.
  9. Anschließend wurde der Feststoff mittels eines Blaubandfilter abgenutscht, mit Reinstwasser und anschließend mit 7,5 mmol/l Natriumcarbonatlösung (vgl. Tabelle 11-8) gewaschen und schließlich in ein Schraubdeckelglas überführt. Dort wurde der Feststoff in 25 ml der Carbonatlösung suspendiert und so gelagert.
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  13. Da der Versuch mit dem starren Grid sich nicht als erfolgreich erwies, wurde im nächsten Schritt die Probe mit einer Leitpaste (Leit-C nach Göcke) auf dem blanken Träger fixiert und deutlich länger bedampft als zuvor. Abbildung 11-28 zeigt gegenüber den zuvor betrachteten Aufnahmen weniger Störungen.
  14. Zusätzlich bestand noch die Möglichkeit, einen anderen Detektor zu verwenden. Der Vergleich zwischen dem " LEI " -Modus und dem YAG-Detektor in Abb. 11-30 zeigt, dass so eine weitere Verbesserung der Aufnahme möglich ist.
  15. Die Polymerisation wurde nach 240 min abgebrochen, indem die Suspension in ein Becherglas, das mit 600 ml Reinstwasser gefüllt war, überführt wurde.
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  24. Währenddessen wurden 3,0 g des zu funktionalisierenden Polymers abgewogen und größere Klumpen mit einem Spatel zerdrückt. Anschließend wurde das Polymer mit 20 ml destilliertem Ethanol versetzt und 5 bis 10 min auf dem Magnetrührer suspendiert, so dass keine Klumpen mehr erkennbar waren. Danach wurde die Suspension mit 70 ml Reinst- wasser, welches zuvor entweder im Ultraschallbad oder bei ca. 20 kPa am Vakuum entgast worden war, in den Reaktor überführt. Dabei wurde darauf geachtet, dass möglichst wenig Polymer im Becherglas oder an der Wandung des Reaktors verblieb.
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