Funktionsprinzip
Bei einer CRYSTAF-Untersuchung wird das zu untersuchende Polymer zunächst in einem Probenbecher aufgelöst. Typisch für Polyolefine benötigt der Auflösevorgang hohe Temperaturen (ca. 140 – 160 °C). Die heiße Polymerlösung wird daraufhin langsam kontinuierlich abgekühlt. Dabei werden regelmäßig kleine Aliquote über einen Filter entnommen und mittels Infrarot-Detektor (IR-Detektor) untersucht. Dadurch kann der Polyolefingehalt der Lösung überwacht werden. Mit zunehmender Abkühlung der Lösung kristallisiert immer mehr Polymer aus, der in Lösung verbleibende Anteil verringert sich sukzessive. Am Ende der Analyse wird das Detektorsignal (bzw. dessen erste Ableitung) gegen die Temperatur aufgetragen und dabei zwischen den einzelnen Messpunkten (Zusammensetzung der Aliquote) interpoliert. Die erste Ableitung des interpolierten Detektorsignals als Funktion der Temperatur entspricht der Zusammensetzungsverteilung.
Ähnlich wie TREF ist CRYSTAF sehr gut skalierbar. Da die Analyse sich auf einen einzelnen Kristallisationsschritt (statt Kristallisation gefolgt von erneutem Auflösen) beschränkt kann diese im Vergleich zu TREF deutlich schneller durchgeführt werden. Die Analysezeiten der HPLC (ca. 1 h) werden allerdings nicht erreicht. Die Option mittels CRYSTAF bis zu 5 Proben parallel zu untersuchen gleicht dies jedoch teilweise aus. Die Vergleichbarkeit von CRYSTAF- und TREF-Ergebnissen wird teils kontrovers diskutiert. Je nach spezifischer Probe kann ggf. eine höhere Auflösung mit jeweils einer der beiden Methoden erreicht werden.
Vorteil der HPLC ist im Vergleich zur CRYSTAF wie auch zur TREF, dass die Methode tatsächlich nach chemischer Zusammensetzung trennt, während dies bei CRYSTAF/TREF nur indirekt über die Kristallinität erfolgt. Damit können zum einen nicht-kristalline Polyolefine mittels HPLC untersucht werden, was mittels CRYSTAF/TREF nicht möglich ist. Zum anderen tritt bei der HPLC keine Beeinflussung der Ergebnisse durch Kristallisationseffekte (insbesondere Co-Kristallisation) auf, die zu falschen Schlüssen führen könnte.
Anwendungsfelder
- Charakterisierung der chemischen Zusammensetzungsverteilung/Kristallinitätsverteilung von Polyolefinen
- Vergleich von Materialzusammensetzungen
- Gewinnung von Fraktionen für weitere, insbesondere spektroskopische, Untersuchungen
- Untersuchung des Kristallisationsverhaltens von Polyolefinen in Lösung