Synthesis of new polylactides (PLA) and polylactide-based copolymers via reactive extrusion, and the development of new methods for characterising the molecular and chemical heterogeneity of these polymers

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Ziel dieses Verbundprojektes ist die Entwicklung neuartiger Polylactide und Polylactid-Copolymere in einem technisch relevanten kontinuierlichen Prozeß, sowie die Erarbeitung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und prozeßgebundener verfahrenstechnischer Daten, mit deren Hilfe Polylactid als polymerer Werkstoff entsprechend den Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen modifiziert werden kann. In einem ersten Schritt sollten analytische Methoden optimiert und weiterentwickelt werden, die es ermöglichen, die molekulare und chemische Heterogenität von reinem und modifiziertem Polylactid möglichst vollständig zu charakterisieren. Diese Methoden umfassen insbesondere flüssigchromatographische Verfahren wie die LAC, LACCC und SEC und die Kopplung mit der MALDI-TOF-MS, sowie die zweidimensionale Flüssigchromatographie mit strukturspezifischen, spektroskopischen (UV-, DAD-, FTIR-) bzw. molmassesensitiven (LS-, Viskosimetrie-) Detektoren. Ihre Anwendung sollen diese Methoden in der Analyse von PLA und PLA-Copolymeren finden, die in einem Zweiwellenextruder durch reaktive Extrusion hergestellt werden. Dieses Polymerisationsverfahren ist ein kontinuierlicher einstufiger Prozeß, der keine zusätzlichen Reinigungsschritte für das Produkt erfordert, d.h. gänzlich ohne Lösungsmittel auskommt und daher für die Herstellung von PLA im industriellen Maßstab von großem Interesse ist. Basierend auf der ringöffnenden Polymerisation von L-Lactid sollen im Rahmen des beantragten Projektes verzweigte PLA-Strukturen, PLA-Blockcopolymere und statistische Copolymere unter Verwendung von verwandten cyclischen Comonomeren synthetisiert werden. Eine umfassende Charakterisierung der Materialien mit Hilfe rheologischer, thermischer und mechanischer Prüfverfahren sowie der dielektrischen Spektroskopie in Kombination mit detaillierten molekularen Analysen sollen die Definition von Struktur-Eigenschafts-Parametern ermöglichen. Diese wiederum sollen als Grundlage dienen, mit deren Hilfe PLA für ein bestimmtes Anwendungsgebiet, z.B. die Folienherstellung, optimal angepaßt werden kann.