DD151179A1

DD151179A1 - Verfahren zur kontrollierten veraenderung der morphologie von polymerformkoerpern

Info

Publication number: DD151179A1
Application number: DD20484878A
Authority: DD
Inventors: Vazgen Jacopian; Dieter Paul; Burkart Philipp; Jiri Stamberg
Original assignee: Vazgen Jacopian; Dieter Paul; Burkart Philipp; Jiri Stamberg
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1981-10-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierten Veraenderung der Morphologie von Polymerformkoerpern mit dem Ziel, eine einheitliche Porenstruktur und vorwaehlbare Porendurchmesser zu erreichen und der Aufgabenstellung biochemische Methoden anzuwenden. Erfindungsgemaesz werden Polymerformkoerper mit Enzymkomplexen behandelt, die polymertypische Abbaueigenschaften besitzen, bei Einhaltung der Verfahrensparameter: Gewichtsverhaeltnis Polymerformkoerper zu Enzymkomplexloesung 1 : 1 bis 1 : 1000, 10 bis 60 Grad C, pH 5,0 bis 7,0 und 0,5 bis 240 h.

Description

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DO. Vazgen Jacopian Teltow, den 11. 5. 1978

Dr. Dieter Paul

Prof. Dr. Burkart Philipp

Dr. Jiri Stamberg

litel der Erfindung

Verfahren zur kontrollierten Veränderung der Morphologie von Polyraerformkörpern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierten Veränderung von Polymerformkörpern unterschiedlicher geometrischer Gestalt, vor allem in Form von Pasern, Folien, Pulvern oder Granulaten. Polymerformkörper erfüllen bei ihrer Anwendung oft eine phasentrennende Funktion. Es Bind dabei zahlreiche Aufgabengebiete bekannt, bei der statt eines kompakten Aufbaus eine poröse Struktur wünschenswert erscheint, so z. B. in der Schmierungstechniic, hier ist in den Hohlräumen das Schmiermittel gespeichert, bei der Anwendung in Stofftrennprozessen mit Hilfe von Polymermembranen oder bei Hutzung in der präparativen analytischen Chemie als Trägermaterial der Chromatographie.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Verfahren zur Herstellung einer porigen Struktur von PoIymerformkörpem gehen bisher von sehr spezifischen Verformungsprozessen wie Verschäumen, Extrudieren oder Vergießen mit anschließendem Fällen und Hachbebandlungsstufen aus· Wird das Verfahren der Fällungsformation angewandt, so sind durch abgestimmte Lb'sungsmittel/Fällmittel-Kombinationen oder durch Zusätze zu den Polymerlösungen oder den Pällbädern poröse Strukturen des erhaltenen Formkörpers, z. B. einer Membran, zu erhalten (US-PS 3 133 132, US-PS 3 133 137, GB-PS 1 481 228). Diese Verfahren haben jedoch den Hachteil, daß die erzielte Porenstruktur nicht einheitlich ist. Der Durchmesser der Poren schwankt beträchtlich.

Diesen prinzipiellen Hachteil kann man nur einschränken, wenn sehr aufwendige Bedingungen der Membranbildung erarbeitet und genauestens eingehalten werden· Es sind auch physikalische Verfahren bekannt, um Poreastrukturen in Polymerfestkörpern zu erzielen (US-PS 3 303 085, US-PS 3 770 532). Bei Bestrahlung mit Ionen oder leuchen höherer Masse können durchgehende Kapillaren erzeugt werden. Der Hachteil dieses Verfahrens besteht in der Notwendigkeit der Beschaffung der aufwendigen Bestrahlungstechnik einschließlich der erforderlichen Strahlenschutzvorrichtungen·

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, ein neues Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper aus Polymermaterialien zur Erzielung einer einheitlichen Porenstruktur und mit einstellbarem Porendurcbmesser zu entwickeln.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

- Aufgab ejist ellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Polymerformkörpera mit definierter Porosität durch, kontrollierte Einwirkung auf die formkörper mittels biochemischer Behandlung zu entwickeln.

- Merkmale der Erfindung

JürfinduBgsgemäß kann die Morphologie von PolyxnerformkBrpern kontrollierbar geändert werden, wenn statt der physikalisch-chemischen ein biochemisches Verfahren benutzt wird» Entsprechend der Erfindung wird durch. Einwirkung von Enzymkomplexen, die polymertypische At>baueigenscbaften aufweisen, eine definierte Veränderung der Morphologie des Polymeren erzielt. Während z. B. cellulosisches Material durch Einwirkung von Säure oder Alkali und Oxidationsmittel einen Abbau erleidet, ist es mit Hilfe celluloseabbauender Enzyme, den Cellulasen, üSBgliob, cellulosisch« Substanz so aus einem Cell\iloseformkSrper herauszulösen, daß Hohlräume einer definierten Größe entstehen.

Aus Polymeren mit der charakteristischen Peptldbiadung wie Polyamide oder Protein lassen sich' durch proteolyti-Bche Enzyme eine Auslösung erzielen. Die Steuerung des kontrollierten biochemischen AbDaus von Polymeren erfolgt durch, die Auswahl der EnzymKonssentration und der physikalischen Abbaubedingunger) wie Druck und Temperatur. Vorzugsweise wird dabei so verfahren, daß das Substrat mit dem abzubauenden Polymeren und der Enzymlösung im Verhältnis 1 s 1 bis 1 : 1000 gemischt wird und der biochemische Abbau innerhalb von - 0.5 bis 240 h bei pH 5 bis 7 und 10 bis 60 ⁰C erfolgt.

Die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschrieben:

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Ausflinrungsbeiepiele Beispiel I

1 s eines Cellulosepulvers wurde 68 Ii bei 4.0 ⁰C mit 100 ml einer Lösung behandelt, die 80 ml eines KuIturfiltrats von Trichoderma viride und 20 ml Acetatpuffer pH = 5 enthielt. Each. Lösungsmittelaustausch und Trocknung wies das Material im PorengrSßenbereich zwischen 0,77 und 13,6/Um ein Porenvolumen von 0,52 cm /g auf, während das Ausgangsmaterial unter gleichen Meßbeäingungen nur ein Porenvolumen von 0,34 cm³/g ergab.

Beispiel 2

Ein durch Behandlung mit flüssigem Ammoniak dekristallisiertes Cellulosepulver für die Dünnschichtehromatographie wurde bei einer Substratkonzentration von 1 % während 68 b. bei 40 ⁰O mit einer auf pH = 5 gepufferten KulturfiltratlSsung топ Trichoderma viride behandelt. Haoh. Auswaschen und Trocknen unter lösungsmittelaustausch wurde mittels Hg-Porosimetrie im Porengrößenbereich zwischen 0,77 und 13,6/um ein Porenvolumen von 1,32 amr/g gefunden, während das Ausgangsmaterial unter gleichen Bedingungen nur ein Porenvolumen von 0,95 cm /g aufwies.

Beispiel 3

Ein Cellulosepulver wurde durch Behandlung mit 18$iger Natronlauge in Cellulose II Übergeführt. Die Probe wies nach schonender Trocknung ein Porenvolumen von 0,21 csr/g im PorengröEenbereicb. zwischen 0,77 und 13,6/um auf. Uach. 68 h. Inkubationszeit bei 40 ⁰C mit einer auf pH = 5 gepufferten KulturfiltratlSsung von Triohoderma viride bei 1 % Substratkonzentration wies äer Rückstand nach Auswaschen und analoger schonender Trocknung ein auf 327 % des Ausgangswertes angestiegenes Porenvolumen im obengenannten Porengrößenberexch auf.

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Beispiel 4

Eine Folie aus regenerierter Cellulose wird in einem beweglichen Inkubator eingespannt. Der Inkubator wird mit Enzymlösung von Trichoderma viride im Gewichtsverbältnis EnzymlBsung zu Folie von 5 ι 1 gefüllt. Der biochemische Abbau erfolgt innerhalb von 2 h. bei 40 ⁰O. Das Hohliaumvolumen beträgt nach biochemischer Behandlung 0,13 enr/g für Hohlräume mit Durchmesser zwischen 0,015 und 12,5/um, wobei vorzugsweise in der Folie Hohlräume mit einem Volumen von 0,108 cm /g und Durchmesser von 0,015 bis 0*2 /um entstanden sind. Demgegenüber beträgt das Hohlraumvolumen einer unbehandelten Folie 0,083 cm-Vg für Hohlräume mit einem Eingangsquerscbnitt von 0,015 bis 12,5/um und 0,035 cnr/g für Hohlräume mit einem Durchmesser von 0,015 bis 0,2^um.

Beispiel 5

Formkörper in Perlform mit einem Durchmesser von 1 Pis 2 а амв Cellulose чгетіеи im ое-нійЪЛе-тегЪаіітів тою 1 : 100 in eine Enzymlösung entsprechend Beispiel 4 behandelt. Kach einer Einwirkungszeit des Enzyms von 6 h bei 40 ⁰C weisen die Perlen ein porosimetrisch ermitteltes Hohlraumvolumen von 0,072 car/g fUr Hohlräume von 0,015 bis 0,024/um auf. Eine unbehandelte Probe hat vergleichsweise ein Hohlraumvolumen von 0,05 cm /g.

Claims

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Erfindungsansprucb

1. Verfahren zur kontrollierten Veränderung der Morphologie von Polymerformkörpem, gekennzeichnet dadurch, daß die Polymerformko'rper mit Lösungen von Enzymkomplexen im Gewiohtsverhältnis von 1 t 1 bis 1 : 1000, vorzugsweise 1 s 10 bis 1 : 100 bei Temperaturen von 10 bis 60 ⁰C, vorzugsweise 20 bis 40 ⁰C, einem pH von 5,0 bis 7,0, vorzugsweise 5,0 bis 5,5, innerhalb 0.5 bis 240 Stunden, vorzugsweise 40 bis 70 Stunden, behandelt werden·
2. Verfahren nach. !Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Celluloseformkörper mit cellulolytischen Enzymen behandelt werden.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Polymerformkörper aus Polyamiden oder Proteinen mit proteolytisch.en Enzymen behandelt werden.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß Polymere beliebiger Form in Querschnitt und Volumen verwendet werden.