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Additiveinflüsse auf das Phasen- und Grenzflächenverhalten von Polymerlösungen
A. Huber (1993)


In dieser Arbeit wurde der Einfluß des Blockcopolymeren Poly(styrol-block-dimethylsiloxan) (P(S 26-b-DMS 26)) auf das Phasen- und Grenzflächenverhalten des Systems Cyclohexan/Polystyrol (CH/PS 96) untersucht. Die zur Kennzeichnung der Polymeren bzw. Polymerblöcken angegebenen Zahlen sind deren Molekulargewicht in kg/mol.

Zur Erstellung des Phasendiagrammes des ternären Systems wurden Eintrübungsmessungen, Untersuchungen an Polymerfilmen des binären Systems PS/P(S-b-DMS), sowie Titrationen der Lösungen von PS in CH mit solchen von P(S-b-DMS) in CH und umgekehrt durchgeführt.

Die kritische Temperatur des binären Subsystems CH/PS liegt bei 20.5°C. Das Subsystem CH/P(S-b-DMS) weist im Temperaturbereich von 20-40°C keine Mischungslücke auf, während bei dem System PS/P(S-b-DMS) nur eine geringe Löslichkeit der Komponenten ineinander besteht. Aufgrund dieser Resultate und thermodynamischer Modellrechnungen können Aussagen über die Form und Lage der Mischungslücke des ternären Systems getroffen werden: Oberhalb der kritischen Temperatur des Subsystems CH/PS liegt eine zum System PS/ P(S-b-DMS) hin offene Mischungslücke vor, deren kritischer Punkt bei abnehmender Temperatur in den kritischen Punkt des Systems CH/PS mündet. Bei weiterer Abkühlung beobachtet man keinen kritischen Punkt mehr, da die Mischungslücke den Bereich zwischen den beiden obigen Subsystemen vollständig überstreicht. Die Konoden des ternären Systems liegen im Phasendiagamm zunächst parallel zur Kante PS/P(S-b-DMS) und drehen sich mit abnehmenden P(S-b-DMS)-Gehalt parallel zur Kante CH/PS.

Die Grenzflächenuntersuchungen wurden an einer Spinning-Drop-Apparatur durchgeführt. Es zeigt sich, daß die auf die Dichtedifferenz der koexistierenden Phasen Δρ normierten Grenzflächenspannungen σ/Δρ des ternären Systems im Vergleich zum binären Subsystem CH/PS bei größeren Werten liegen. In Abhängigkeit von der Temperatur erhöht sich σ/Δρ bei einer Zugabe von 1.7wt-% P(S-b-DMS) bis auf das 4-fache des Wertes des additivfreien binären Systems; mit steigender Konzentration des Blockcopolymeren steigt σ/Δρ bei konstanter Temperatur bis auf das 2-fache des Wertes an.


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