Einsatz der Inline Raman-Spektroskopie zur Online Feedback Kontrolle von Emulsionspolymerisation

Einsatz der Inline Raman-Spektroskopie zur Online Feedback Kontrolle von Emulsionspolymerisation von Bröge,  Peter
Die europäische chemische Industrie steht aufgrund des globalen Wettbewerbs, insbesondere aus dem arabischen und asiatischen Raum, unter einem enormen wirtschaftlichen Druck. Dabei stehen insbesondere Personalkosten, Fertigungskosten, Energiekosten, Produktqualität, Verfügbarkeit von Rohstoffen und die Sicherheit im Fokus. Aus diesen Gründen müssen die global agierenden Chemieunternehmen nach Lösungen suchen, um die chemischen Prozesse effizienter, qualitativ besser und sicherer zu gestalten. In vielen chemischen Industrieunternehmen wurden in den letzten Jahren Anstrengungen unternommen, um sich den angesprochenen Herausforderungen zu stellen. Zum einen wurden Batchprozesse in dosierkontrollierte und Rezeptgesteuerte Verfahren umgestellt und zum anderen wurden Programme zur Effizienzsteigerung und Ausfallminimierung umgesetzt. Unter den Programmen der Effizienzsteigerung ist z.B. die Overall Equipement Effectiveness Analyse (OEE) zu nennen. Bei dieser Analyse werden die Prozesse und seine chemischen Anlagen hinsichtlich Auslastung, Laufzeit und Qualität untersucht. Aus diesen so gewonnen statistischen Daten werden Optimierungsmaßnahmen für den chemischen Prozess erarbeitet und umgesetzt. Bei diesen Untersuchungen stellt sich häufig heraus, dass sich die hergestellten Produkte hinsichtlich ihrer Qualität des Öfteren nicht in den geforderten Spezifikationsgrenzen befinden und nachbehandelt oder mit Folgechargen gemischt werden müssen. Diese Nachbehandlung kostet Kesselbelegzeit und somit wertvolle Produktionszeit. Aufgrund gestiegener Anforderungen an den Produktionsprozess hinsichtlich Qualität und Sicherheit treten im heutigen Produktionsalltag Online Verfahren zur Produktionskontrolle immer mehr in den Vordergrund. Genau hier setzt die vorliegende Arbeit an. Zur Online Prozessverfolgung der Emulsionscopolymerisation von Styrol und Butylacrylat wurden sowohl für Batch- als auch für Semibatchprozesse die Inline Raman-Spektroskopie, die Kalorimetrie, die Inline Trübung und mathematische Extended Kalman Filter Modelle (in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen) entwickelt und erfolgreich eingesetzt.
Aktualisiert: 2022-04-04
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Aufbau eines akustischen Levitators zur Durchführung und Online-Verfolgung von Polymerisationen in Einzeltropfen als Modellexperiment

Aufbau eines akustischen Levitators zur Durchführung und Online-Verfolgung von Polymerisationen in Einzeltropfen als Modellexperiment von Biedasek,  Silke Kristine
Klassische Verfahren zur Herstellung von Polymerpulvern beinhalten in der Regel mehrere Prozessschritte und nutzen die Geschwindigkeit und Wärmeentwicklung der schnellen, stark exothermen Polymerisationsreaktionen aus sicherheitstechnischen Gründen nicht aus. Angesichts der steigenden Kosten für Rohstoffe und Energie steigt der Bedarf an intensivierten und optimierten Verfahren. Ein Beispiel für Verfahren, die mehrere Prozessschritte kombinieren, stellt die kontinuierliche Sprühpolymerisation dar. Hierbei wird der Reaktionsansatz durch Versprühen in ein Aerosol überführt, dessen Tropfen innerhalb eines Turmreaktors durch eine heiße Gasatmosphäre fallen. Die Polymerisationsreaktion läuft dabei in den fallenden Tropfen ab. Gleichzeitig findet die Trocknung der Partikel durch die Verdampfung des Lösungsmittels statt. Durch das Vorliegen von einzelnen Tropfen und die Bildung von Partikeln daraus ist außerdem eine Formgebung in den Prozess integriert, so dass in einem einstufigen Verfahren pulverförmiges Polymer erzeugt werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Sprühpolymerisation von N-Vinylpyrrolidon mit thermischer Initiierung durch einen Azoinitiator getestet. Die Ergebnisse der Sprühpolymerisation zeigten dabei auf, dass die Untersuchung der Prozesse, die in den fallenden Tropfen stattfinden, nötig ist, um das Systemverständnis zu erhöhen und eine Optimierung des Verfahrens durchführen zu können. Allerdings ist die Gewinnung experimenteller Daten sowohl bezüglich der Polymerisationsreaktion in den fallenden Tropfen als auch des Stoff- und Wärmeaustauschs mit der umgebenden Gasatmosphäre aufgrund der Tropfenbewegung sehr aufwendig und kostenintensiv. Stattdessen wurde für die Durchführung von Einzeltropfenexperimenten an berührungslos positionierten Tropfen ein akustischer 40 kHz Levitator für Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 200 °C konstruiert. Hierbei wird ein Flüssigkeitstropfen innerhalb des Kraftfelds einer stehenden Ultraschallwelle in der Schwebe gehalten. Somit können ortsfest positionierte Einzeltropfen innerhalb eines Modellexperiments untersucht werden, wobei die ablaufenden Prozesse vom Versuchsbeginn bis zum Ende verfolgt werden können. Zur Online-Verfolgung von Polymerisationsreaktionen in levitierten Tropfen erfolgte die Quantifizierung der Monomermenge mittels Ramanspektroskopie relativ zu einem internen Standard. Als Modellmonomer wurde Acrylsäure in protonierter und in vollständig neutralisierter Form eingesetzt. Die hierbei entwickelte Methodik wurde auf N-Vinylpyrrolidon übertragen.
Aktualisiert: 2021-08-16
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Einsatz der Milliprozesstechnik für kontinuierliche Blockpolymerisation

Einsatz der Milliprozesstechnik für kontinuierliche Blockpolymerisation von Kniesburges,  Rainer
Acrylat-Blockcopolymere finden als Netz- und Dispergieradditive vielfach Anwendung. Einsetzbar sind sie im Automobilbereich als Zusätze in Grundierungen sowie als Basislacke und Decklacke. Durch sterische Stabilisierung erzielt die Beimischung eine Deflockulation der Pigmente. Damit gehen ein hoher Glanzgrad und eine Optimierung der Farbstärke von Pigmenten einher. Weiterhin erhöhen sich die Transparenz und die Deckfähigkeit. Viskositätsverringernde Eigenschaften verbessern das Verlaufsverhalten des Lackes und eine höhere Pigmentierung wird möglich. Bei der Maßstabsübertragung vom Labor- zum Produktionsmaßstab setzen sich zunehmend Apparaturen im Mikro- oder Millimaßstab im Labor und die sogenannte Miniplanttechnologie im Labor oder Technikum durch, die sich durch vergleichsweise geringe Investitionskosten und kurze Realisierungszeiten bei Verwendung von Standardbauteilen auszeichnen und damit der Forderung nach einer Minimierung der „time to market“ hervorragend nachkommen. Die Vorteile der Milliverfahrenstechnik liegen im Stoff- und Wärmetransport, die im Produktionsmaßstab erhalten bleiben sollen. In der vorliegenden Arbeit soll exemplarisch die Entwicklung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung von Blockcopolymeren gezeigt werden. Um gewährleisten zu können, dass hohe Wärmeströme bei der stark exothermen Gruppentransferpolymerisation (GTP) von Methacrylaten abführbar sind, ist die Auslegung einer Versuchsanlage im Millimaßstab mit entsprechend großen spezifischen Kühlflächen sinnvoll. Die Bestimmung von charakteristischen Apparaturparametern und der Polymerisationskinetik liefert dabei die Basis für eine effiziente Prozessführung. Viele Fragen zu der Funktionsweise einer Reaktionsmischpumpe mit dynamischem Mischprinzip konnten beantwortet werden. Nachdem gezeigt wurde, welche Einflüsse metallische Oberflächen auf eine GTP haben, sind Pumpenköpfe aus Kunststoff von weiterem wissenschaftlichem Interesse.
Aktualisiert: 2022-04-04
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Aufbau und Optimierung einer akustischen Falle und experimentelle Untersuchungen an einem reaktiven schwebenden Einzeltropfen mittels optischer Online-Messmethoden

Aufbau und Optimierung einer akustischen Falle und experimentelle Untersuchungen an einem reaktiven schwebenden Einzeltropfen mittels optischer Online-Messmethoden von Cepelyte,  Lina
Aus der Sicht des Chemikers ist der Sprühpolymerisationsvorgang besonders interessant, da Formgebung, Reaktion und Trocknung parallel in einem einstufigen Prozess in wenigen Sekunden ablaufen. Die Kürze der Fallzeit, die in dem Reaktor herrschenden Bedingungen und die Größe der fallenden Tropfen stellen jedoch enorme Anforderungen an die prozessbegleitende Analytik. Die Möglichkeit für die Analytik bietet die berührungslose Positionierung in einem Kraftfeld, zum Beispiel in einem stehenden Ultraschallfeld in einer akustischen Falle. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein akustischer Levitator für die berührungslose Positionierung kleiner Tropfen aufgebaut und ist für den Einsatz bei Temperaturen deutlich über 100 °C weiterentwickelt worden. Es konnte gezeigt werden, dass die stabile Levitation von flüssigen und festen Proben bei hohen Temperaturen und mit Gasüberströmung der Probe, bei Trocknungswie auch bei den Reaktivprozessen möglich ist. Die Ramanspektroskopische Messungen wurden mit Videoaufnahmen korreliert. Damit ist es gelungen, die Konzentration und gleichzeitig die Volumenänderung mit der Zeit zu verfolgen und dadurch die Aussagen über die zeitliche Abnahme des Lösungsmittelanteils und die vorschreitende Polymerisation zu ermöglichen. Bei Versuchen mit dem Stoffsystem Wasser/N-Vinylpyrrolidon konnte gezeigt werden, dass bei ähnlichen Bedingungen in dem Turmreaktor und dem akustischen Levitator eine vergleichbare Morphologie des Produktes erhalten wird. Mit den gezeigten Experimenten konnte der akustische Levitator als Modellexperiment für die Abläufe in einem Einzeltropfen für die Sprühpolymerisation etabliert werden.
Aktualisiert: 2021-08-16
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Reaktions- und anwendungstechnische Aspekte einer kontinuierlichen, inversen Emulsionspolymerisation

Reaktions- und anwendungstechnische Aspekte einer kontinuierlichen, inversen Emulsionspolymerisation von Benjamin,  Woldt
Obwohl verdickende Polymere seit vielen Jahrzehnten bekannt sind, werden auch heute große akademische und finanzielle Mittel auf dieses Thema verwendet. Die Ursachen dafür liegen in der strukturellen Vielfalt der Verbindungen, der Komplexität der Herstellverfahren und in ihrer wirtschaftlichen Bedeutung. Polyacrylate sind großtechnisch eingesetzte Standardpolymere dieser Kategorie, welche zahlreiche Industriezweige bedienen. Für die Herstellung von Verdickern auf Acrylatbasis werden Polyelektrolyte mit hohen Molmassen benötigt, um die gewünschten Quellungseigenschaften zu erhalten. Eine vielversprechende Methode dieses Ziel zu erreichen, bietet die inverse Emulsionspolymerisation. Diese kombiniert hohe Reaktionsgeschwindigkeiten mit einer guten Wärmeabfuhr und den geforderten hohen Molmassen. Emulsionspolymerisationen werden in der Industrie und Forschung häufig diskontinuierlich oder halbkontinuierlich durchgeführt. Dabei kann auf ein großes Knowhow zurückgegriffen werden und die Reaktionsgeschwindigkeit stark exothermer Prozesse kann gezielt eingestellt werden. Trotz dieser Argumente bieten Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation einzigartige Vorteile. So kann häufig die Prozesszeit verkürzt und die Raum-Zeit-Ausbeute erhöht werden. Wird der Reaktor im stationären Zustand betrieben, können Schwankungen in der Produktqualität vermieden werden und durch den Einsatz kleinerer Stoffmengen wird das Gefahrenpotential der exothermen Polymerisation verringert. Ziel dieser Arbeit ist es daher basierend auf einem technisch eingesetzten Semibatchverfahren ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Polyacrylatverdickern zu entwickeln und dessen reaktionstechnische, wirtschaftliche und sicherheitstechnische Eignung für großvolumige Produkte aufzuzeigen. Als Reaktorkonzepte dienen verschiedene Schaltungen aus Rührkesseln und gewickelten Rohrreaktoren. Ein Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Verbesserung des Quellvermögens und der Elektrolytstabilität der Polymersuspensionen, welche aus anwendungstechnischer Sicht die zentralen Eigenschaften der verdickenden Polymere darstellen. Durch Rezeptur- und Verfahrensoptimierungen können die Quellungseigenschaften in wässrigen Zubereitungen gezielt eingestellt werden. Dabei haben sich vor allem die Temperaturführung (zur Erzielung von hohen Kettenlängen und weitmaschiger Vernetzung), die Reaktorschaltung (zur Vermeidung von Kettenregelung durch dosierten Sauerstoff) und die Initiatorauswahl (zur Steuerung des Nukleierungsmechanismus) als zentrale Parameter herausgestellt. Das entwickelte kontinuierliche Modell-Reaktorsystem ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Prozess- und Rezepturoptimierung. Die hergestellten Polymersuspensionen erfüllen die wichtigen Anforderungen für Verdicker im Kosmetiksektor. Die Gesamtprozesszeit kann in dem entwickelten kontinuierlichen Reaktor um etwa 29 % reduziert werden. Werden Dispergierung und Polymerisation separat betrachtet, kann die Raum-Zeit-Ausbeute um etwa 50 % erhöht werden. Das entwickelte Reaktorkonzept kann sich für den technischen Maßstab als effizienter, resourcenschonender Prozess zur inversen Emulsionspolymerisation von Acrylsäure erweisen.
Aktualisiert: 2022-04-04
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Entwicklung und Optimierung eines 2-stufigen Verfahrens zur kontinuierlichen Copolymerisation von Methacrylaten

Entwicklung und Optimierung eines 2-stufigen Verfahrens zur kontinuierlichen Copolymerisation von Methacrylaten von Hölck,  Tim, Moritz,  Hans U
Die gestiegenen ökonomischen und ökologischen Ansprüche an neue Produkte haben zu einem grundlegenden Umdenken in der Lackindustrie geführt. Die Entwicklung geht weg von Lacken und Farben mit einem hohen Anteil an organischen Lösemitteln hin zu lösungsmittelarmen Lacksystemen wie z.B. Pulverlacken, bei denen vollständig auf teure und umweltschädliche organische Lösemittel verzichtet wird. Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeit wurde ein kontinuierliches Verfahren zur Darstellung eines Pulverlack-Bindemittels entwickelt, das die gleichen ökonomischen und ökologischen Anforderungen erfüllt, die auch an das fertige Produkt gestellt werden. Bei dem Bindemittel handelt es sich um ein Terpolymer aus GMA, MMA und Styrol. Die Polymerisation wird bei Temperaturen oberhalb von 100°C durchgeführt. Dies bietet mehrere Vorteile: Durch die höhere Reaktionsgeschwindigkeit verbessert sich die Raum-Zeit-Ausbeute, durch die Depolymerisation der Methacrylate, die ab Temperaturen > 100°C einsetzt, werden die angestrebten niedrigen Molmassen erreicht und aufgrund der geringeren Viskosität Reaktionslösung kann in Masse polymerisiert werden. Als Polymerisationsreaktor wird ein Schlaufenreaktor verwendet, der über eine große spezifische Wärmeaustauschfläche verfügt. Durch die konstanten Konzentrationen im Reaktor erhält man ein Produkt mit einer geringen Polydispersität. Aufgrund der Depolymerisation der Methacrylate lässt sich bei diesem Verfahren ein vollständiger Umsatz nur durch das Absenkung der Reaktionstemperatur erreichen. Dies erfolgt in einer zweiten Reaktorstufe - einem nach geschaltetem Rohrreaktor.
Aktualisiert: 2021-08-16
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Synthese eines Feststoffs:

Synthese eines Feststoffs: von Dulachyk,  Olha
Benzpinakol eignet sich als C-C-spaltender Initiator für die freie radikalische Polymerisation, ohne die bekannten sicherheitstechnischen Restriktionen von Peroxiden und Azoverbindungen bei Transport, Lagerung und Entsorgung zu haben. Allerdings ist seine Verfügbarkeit für den industriellen Einsatz gegenwärtig unzureichend. Trotz intensiver praktischer und theoretischer Forschung im Labormaßstab seit den 90er Jahren lässt sich bislang nicht voraussagen, unter welchen Reaktionsbedingungen Benzpinakol im industriellen Maßstab hergestellt werden kann. In dieser Arbeit wird die Entwicklung und Optimierung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Benzpinakol im technischen Maßstab beschrieben. Die Photoreduktion von Benzophenon zum Benzpinakol ist ein umweltfreundliches und effizientes Verfahren, das ein breites Entwicklungspotenzial in Richtung der industriellen Produktion bietet und sich dadurch vorteilhaft von allen anderen bisher im Labormaßstab bekannten Methoden zur Herstellung von Benzpinakol abgrenzt. Das Zerlegen einer komplexen Verfahrensentwicklung in eine Reihe von Teilprozessen hat sich hierbei als zweckmäßig erwiesen, wobei zunächst die chemische Reaktion ins Visier genommen und dann im Labormaßstab hinsichtlich der Produktqualität und der Raum-Zeit-Ausbeute optimiert wird, bevor die Stoffstromführung und die vor- und nachbereitenden Grundoperationen, häufig in sogenannten Miniplants, im Labor- und Pilot- /Technikumsmaßstab im Zusammenspiel mit der Reaktion untersucht werden. Die erarbeiteten Synthesestrategien im Labormaßstab zeigen die prinzipielle Machbarkeit sowie die Eignung für den technischen Herstellungsprozess. Durch die Identifizierung der möglichen Störfaktoren und der Prozessparameter, die einen Einfluss auf die Selektivität und Produktreinheit haben, wird eine Optimierung der Reaktionsführung erzielt. Das entwickelte Produktionskonzept kann sich für den technischen Maßstab als effizienter, resourcenschonender Prozess zur Herstellung vom Benzpinakol erweisen und das hergestellte Pulver erfüllt die wichtigsten Anforderungen für die Bemusterung von Kunden.
Aktualisiert: 2022-04-04
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Nano- und Mikropartikel durch Emulsionscopolymerisation für diagnostische und medizintechnische Anwendungen

Nano- und Mikropartikel durch Emulsionscopolymerisation für diagnostische und medizintechnische Anwendungen von Frackmann,  Gernot, Moritz,  Hans U
Nano- und Mikropartikel durch Emulsionscopolymerisation für diagnostische und medizintechnische Anwendungen Carboxylierte Latices stellen ca. 90 % der gesamten Latexproduktion weltweit dar und werden im großtechnischen Maßstab, hauptsächlich für die Farben- und Papierindustrie, hergestellt. Auch im Bereich der Biotechnologie kommen carboxylierte Latices zum Einsatz, die beispielsweise als Trägermaterial für Antigene bzw. Antikörper in diagnostischen Testverfahren dienen. Dabei werden besonders hohe Anforderungen an die Beschaffenheit der Latexteilchen gestellt und z.B. neben einer sehr engen Partikelgrößenverteilung eine gleichmäßige und genau definierte Oberflächenbedeckung mit Carboxylgruppen erwartet. Zentrales Thema dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen Herstellverfahrens funktionalisierter Latexpartikel für die medizinische Diagnostik, insbesondere die Produktentwicklung des Latex sowie die Überprüfung der Produkteigenschaften. Es werden Emulsionscopolymerisationen in halbkontinuierlicher und diskontinuierlicher Betriebsweise unter Verwendung eines Saatlatex durchgeführt und eine Optimierung des Polymerisationsprozesses erreicht.
Aktualisiert: 2021-08-16
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Netzwerkbildung bei der Emulsionspolymerisation von Butadien

Netzwerkbildung bei der Emulsionspolymerisation von Butadien von Broniecki,  Jan H, Moritz,  Hans U
Datei (Cover-Abbildung, Audio- bzw. Video-Datei, Leseprobe, Inhaltsverzeichnis). Bitte senden Sie Dateien an: titelservice@mvb-online.de In der vorliegenden Arbeit wurde die Netzwerkgenese bei der Emulsionspolymerisation von Butadien experimentell untersucht und mit den gewonnenen Daten ein mechanistisches Modell erstellt. Zu diesem Zwecke wurden geeignete analytische Methoden, welche die Netzwerkcharakterisierung ermöglichen, etabliert und miteinander verglichen. Bei diesen Methoden handelt es sich um Quellungsmessungen, Messungen der magnetischen transversalen Relaxationszeit von 1H?Spins und Dynamisch-mechanische Thermoanalysen. Mit diesen Methoden wurde der Einfluss diverser Parameter auf die Netzwerkeigenschaften untersucht, wie der Einfluss der Rührgeschwindigkeit bei der Polymerisation, der Nachvernetzung durch natürliche Alterung und der Höhe der Trocknungstemperatur. In weiteren Untersuchungen wurde der Einfluss von Reaktionstemperatur, Initiator- und Reglermenge auf die Netzwerkeigenschaften des Produktes ermittelt. Um den Einfluss dieser Parameter möglichst effizient zu untersuchen, wurde ein statistischer Versuchsplan aufgestellt, danach die entsprechenden Experimente im Reaktionskalorimeter durchgeführt und ausgewertet. So konnte ein funktionierendes statistisches Modell entwickelt werden. Neben dem statistischen wurde zusätzlich ein deterministisches Modell, mit Hilfe des kommerziellen Programmpakets Predici©, erstellt. Zur Anpassung des Modells wurden die im Autoklaven und Kalorimeter gewonnenen Daten verwendet. Der Zeit-Umsatz-Verlauf und die Netzwerkbildung konnten so erfolgreich beschrieben werden.
Aktualisiert: 2022-04-04
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Reaktionstechnische Entwicklung eines kontinuierlichen Herstellungsverfahrens von Lösungsmitteln auf Basis der Mikroverfahrenstechnik

Reaktionstechnische Entwicklung eines kontinuierlichen Herstellungsverfahrens von Lösungsmitteln auf Basis der Mikroverfahrenstechnik von Bleifuß,  Oliver
In dieser Arbeit wird ein geeignetes Verfahren zur Produktion eines Lösungsmittelgemischs entwickelt, das in der Lack-Herstellung Anwendung findet. Ziel ist es, neben einer gleichbleibenden Produktqualität auch die dezentrale Produktion des Kresolgemisches zu ermöglichen. Insbesondere das zweite Kriterium rückt zu Beginn der Arbeit die Mikroverfahrenstechnik in den Mittelpunkt des Interesses. Im Rahmen der Experimente mit verschiedenen mikrostrukturierten Reaktoren zeigen sich bei der Verwendung der Dimensionen im Mikro-Maßstab jedoch gravierende Nachteile insbesondere hinsichtlich der Langzeitaktivität der verwendeten Katalysatoren, die im geplanten industriellen Einsatz des entwickelten Verfahrens von großer Bedeutung ist. Neben dem Mikroreaktor wird in dieser Arbeit auch ein millistrukturierter Reaktor eingesetzt. Durch die fließenden Übergänge bietet dieser ähnliche Vorteile. Er ermöglicht wie die Mikroverfahrenstechnik den Aufbau einer dezentralen Produktion und gewährleistet eine gleichbleibende Produktqualität. Hinsichtlich der Langzeitaktivität ist der millistrukturierte Reaktor gegenüber dem eingesetzten Mikroreaktor jedoch deutlich überlegen.
Aktualisiert: 2022-04-04
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Darstellung von monodispersen, oberflächenmodifiziereten Partikeln für den Einsatz in der molekularbiologischen Diagnostik

Darstellung von monodispersen, oberflächenmodifiziereten Partikeln für den Einsatz in der molekularbiologischen Diagnostik von Dobberstein,  Miriam
Bei dem heutigen Stand der Technik setzen viele Anwendungen den Einsatz von monodispersen Polymerpartikeln voraus, die mittlerweile z.B. als Kalibrierstandard, Standard für Porengrößenbestimmung, Säulenmaterial für chromatographische Trennungen und Trägermaterial für Naturstoffe Anwendung finden. Für den Erfolg der Partikeln in der jeweiligen Anwendung spielen vor allem die Partikelgröße, die Partikelgrößenverteilung, die Morphologie sowie die Oberflächeneigenschaften entscheidende Rollen. In der Molekularbiologie werden beispielsweise carboxylierte Latices als Trägermaterial für Antikörper in Immunassays eingesetzt. Mit der Automatisierung der DNA-Sequenzierung wurde das Gebiet der oberflächenmodifizierten Partikeln intensiviert. Für viele dieser automatisierten Systeme sind spezielle Polymerpartikeln notwendig, die z.B. magnetische Eigenschaften aufweisen und Sequenzierenzyme auf der Oberfläche tragen. Die Anforderungen an die für die Sequenzierung verwendeten Polymerpartikeln sind erheblich. Die Kontrolle der Monodispersität, der Partikelgröße und der Oberflächenmodifikation stellt nur einen kleinen Teil der zu beachtenden Faktoren bei der Darstellung von oberflächenmodifizierten Partikeln für den Einsatz in der Sequenziertechnologie dar. Das Ziel der vorliegenden Dissertation war die Entwicklung von monodispersen, hochvernetzten, carboxylierten Kernmantelpartikelsystemen definierter Partikelgröße für den Einsatz in der automatisierten DNA-Sequenzierung. Es wurden Dispersionspolymerisationen und aktivierte Quellungsmethoden im Batch- bzw. Semibatchverfahren für die Herstellung der Kernpartikeln eingesetzt. Die Funktionalisierung der Partikeln konnte mit Hilfe der Makromonomertechnik bzw. einer Copolymerisation auf der Oberfläche der Kernpartikeln erreicht werden. Besonders die Produktentwicklung im Hinblick auf die Monodispersität und Partikelgröße sowie die Charakterisierung und Funktionalität der modifizierten Zielpartikeln stellen einen zentralen Bestandteil dieser Arbeit dar.
Aktualisiert: 2022-04-04
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