Zur Löslichkeit von Polymeren mit besonderen Segment/Segment - Wechselwirkungen
A. Lutz (1998)


In der vorliegenden Diplomarbeit wurde das Verhalten von Polymeren mit besonderen Segment/Segment-Wechselwirkungen in Lösung untersucht. Hierfür sind die unsubstituierte Cellulose in einem neuen Lösungsmitel sowie Copolymersysteme aus zwei möglichst schlecht wechselwirkenden Komponenten in Θ-Lösungsmitteln gewählt worden. Es sollte versucht werden, durch äußere Einflußnahme auf das System in Lösung etwas über die Wechselwirkungen der Segmente untereinander in Lösung zu erfahren.

Die Untersuchungen der Cellulose erfolgen im Rahmen des Forschungsprogrammes der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) "Cellulose und Cellulosederivate - molekulares und supramolekulares Strukturdesign". Als Ziel wurde angestrebt, das polydisperse Natuprodukt Cellulose ohne den zuvor notwendigen Umweg über Derivatisierung molekulardispers in Lösung zu bringen, und anschließend durch Beeinflussung der Lösungsmitteleigenschaften eine Fraktionierung nach Kettenlänge zu erreichen. Hierfür sollte das neu entwickelte Celluloselösungsmittel Ni-tren (durch tris(2-aminoethyl)amin komplexiertes Nickel(II) in Wasser) verwendet werden, das nach ersten Berichten versprach, das Netz aus starken inter- und intramolekularen Wasserstoffbrückenbindungen der Cellulose zu brechen und zwischenmolekulare Wechselwirkungen der einzelnen Cellulose-monomereinheiten aufzuheben. In der so erhaltenen molekulardispersen Lösung war es Ziel, durch langsame Verschlechterung der Lösungsmittelgüte diese Wechselwirkungen zwischen den Cellulosemolekülen kontrolliert wieder zuzulassen, so daß bei einer Entmischung zuerst die höhermolekularen und dann die niedrigermolekularen Polymerketten sich in einer polymerreichen zweiten Phase anreichern.

Für Copolymere mit ungünstigen Segment-Segment-Wechselwirkungen wurde eine Theorie entwickelt, nach der sich in Ruhe ein quasichemisches Gleichgewicht einstellt. Es bilden sich Aggregate, wobei Kontakte zwischen energetisch günstig wechselwirkenden Segmente bevorzugt ausbildet werden. Die Zerstörung solcher Aggregate ist mit einer Erhöhung der Gibbsschen Mischungsenergie des Systems verbunden, die über die Entmischungstemperatur eines Blends oder einer Lösung in einem Θ-Systems beobachtet werden kann. Es wurde angestrebt diese Zerstörung der Aggregate mittels Scherung zu erreichen und in einer rheooptischen Apparatur, die geeignet ist die Turbidität von gescherten Lösungen zu messen, die Änderung der Entmischungstemperatur zu detektieren. Für Blends aus Homopolymer A Copolymer A-B wurden solche Messungen schon durchgeführt , hier sollte dies für Lösungen geschehen. Diese Untersuchungen wurden anhand von Polydimethyl-methylphenylsiloxan, einem statistischen Copolymeren, in Θ-Lösungsmitteln, sowie von hydrophob modifizierter Ethylhydroxyethylcellulose im Θ-Lösungsmittel Wasser durchgeführt.