Erweiterung kalorimetrischer Messmethoden

Die sichere Handhabung chemischer Reaktionen, vor allem im großtechnischen Maßstab, ist immer noch eine Herausforderung der chemischen Industrie. Insbesondere während einer neuen Syntheseentwicklung ist das Verständnis der resultierenden Energiefreisetzung nicht immer gegeben. Dabei stellen Polymerisationen durch die hohe Wärmetönung und den möglichen Viskositätsanstieg eine besondere Herausforderung dar. Mit Hilfe geeigneter bench-scale Reaktionskalorimeter kann bereits in einem frühen Stadium der Forschung ein Einblick in die Wärmetönung der zukünftigen Reaktion unter produktionsnahen Bedingungen erhalten werden. Allerdings sind diese Geräte teuer in der Anschaffung, erfordern aufwendige Wartungen und geschultes Bedienpersonal. Daher sind sie am Anfang einer Entwicklung oft nicht verfügbar. Hier wird nun gezeigt, wie auch in einfachen Laborapparaturen Wärmeströme gemessen werden können und zwar ohne den Einsatz aufwendiger Mess- und Regeltechnik. Das beschriebene Verfahren benutzt dafür eine Übertragungsfunktion, die aus einer Kalibrierung erhalten wurde. Durch Transformation in die Frequenzdomäne mit Hilfe der schnellen Fouriertransformation (FFT) gelingt es, aus einem gemessenen Temperaturverlauf den dafür verantwortlichen Wärmestrom zu erhalten. Das prinzipielle Vorgehen und die Funktionalität wurden an unterschiedlichen Kalorimetern getestet. Ein weiterer Aspekt der sicherheitstechnischen Betrachtung von Polymerisationen ist die Energie, die bei einer Copolymerisation frei wird. Es stellt sich die Frage, ob die Enthalpie des Kreuzwachstumsschrittes der Mittelwert der Homowachstumsenthalpien ist oder nicht. Diese Fragestellung wird anhand verschiedener Copolymerisation von Styrol und MMA erörtert.