Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 1997
Programm und Abstracts der Sitzung PO 8

•Joachim Loos und Jürgen Petermann
Lehrstuhl für Werkstoffkunde, Universität Dortmund

Die Mikrodeformation von teilkristallinen Polymeren soll am Beispiel von sPP diskutiert werden. Es sind im wesentlichen vier verschiedene Kristallphasen des sPP bekannt.Wird sPP aus der relaxierten Schmelze kristallisiert, so können nur Kristallphasen nachgewiesen werden, deren Moleküle eine Helixkonformation aufweisen. In Abhängigkeit von der isothermen Kristallisationstemperatur bilden sich mit abnehmender Unterkühlung die helikalen Phasen I, II und III. Unabhängig vom Ausgangszustand kann nach einer hohen plastischen Verformung der Proben nur eine Kristallphase nachgewiesen werden, deren Moleküle sich in der all-trans Konformation befinden (all-trans Phase). Durch die plastische Verformung von sPP wird somit neben den beobachteten Phasentransformationen ebenfalls eine Umwandlung der Molekülkonformation induziert. Dieser Vorgang kann nur durch die vollständige Auflösung der Kristalle in der Verformungszone mit anschließender Rekristallisation erklärt werden.

•Joachim Loos¹, Jürgen Petermann¹, Anne-Meike Schauwienold² und Walter Kaminsky^2
1Lehrstuhl für Werkstoffkunde, Universität Dortmund
²Institut für Technische und Makromolekulare Chemie, Universität Hamburg

Schon früh konnten am sPP Kristallphasen nachgewiesen werden, deren Moleküle in der Elementarzelle entweder die helikale (ttgg)2 oder die planare all-trans (tttt) Molekülkonformation aufweisen. Es sind drei verschiedene Kristallphasen mit Molekülen in der (ttgg)2 Kettenkonformation (Phase I, II und III) und eine weitere Phase mit Molekülen in der all-trans Konformation beobachtet worden, wobei jedoch letztere nur bei Proben nachgewiesen werden konnte, die aus dem Glaszustand unterhalb der Glasübergangstemperatur plastisch verformt worden sind. Es ist uns nun gelungen, sPP-Proben mit höchster Syndiotaktizität aus der orientierten Schmelze in der all-trans Phase zu kristallisieren. Zusammen mit weitereren experimentellen Ergebnissen kann hierdurch ein Modell etabliert werden, welches das unterschiedliche Kristallisationsverhalten der vorgestellten Phasen in Abhängigkeit vom Taktizitätsgrad beschreibt.

•Andreas Wurm, Arne Hensel, Stefan Weyer und Christoph Schick
Universität Rostock, FB Physik, Universitätsplatz 3, 18051 Rostock

Temperaturmodulierte kalorimetrische Untersuchungen (TMDSC) an teilkristallinen Polymeren im Schmelzbereich zeigen eine Reihe interessanter, bisher nicht verstandener Effekte (z.B. reversibles Schmelzen, B. Wunderlich). Es werden erste TMDSC und Dynamisch - Mechanische Untersuchungen (DMA) bei gleichen Frequenzen im Schmelzbereich vorgestellt. Hierzu wurden temperatur-, zeit- und frequenzabhängige Messungen des dynamischen Schermoduls und der Schernachgiebigkeit sowie der Wärmekapazität durchgeführt. Die Messungen erfolgten sowohl als Temperaturscan als auch isotherm bzw. quasiisotherm. Die Kombination beider Meßmethoden kann einen Beitrag zum weiteren Verständnis des Schmelzens von Polymeren liefern.

•S. Tadjbakhsch, J. Sulimma und I. Alig
Deutsches Kunststoff-Institut, Schloßgartenstr. 6,
D-64289 Darmstadt, Germany

Mit einem Scherwellenreflexionsverfahren im Ultraschallfrequenzbereich wurden die Zeit- und Temperaturabhängigkeiten des komplexen Schubmoduls während der Kristallisation und dem Schmelzen der kristallinen Bereiche in verschiedenen teilkristallinen Polymeren bestimmt. Zunächst wurde die Filmbildung einer wässrigen Polychloropren-Dispersion und die daran anschließende isotherme Kristallisation in der Schicht verfolgt. Die Moduländerungen während der Kristallisation wurden mit einem theoretischen Ansatz unter Verwendung der Avrami-Gleichung und dem Kerner Modell angepaßt. Weiterhin wurden heiz- und kühlratenabhängige Messungen der Kristallisationskinetik an Polyethylenglykolen mit den Molekulargewichten 2000g/mol (PEG2000) und 4000g/mol (PEG4000) durchgeführt. Die heizratenabhängigen Schubmodulverläufe während des Schmelzens zeigen einen Schmelzprozeß für das PEG2000, wogegen ein zweistufiger Prozeß für das PEG4000 gefunden wurde. Es wurde versucht, die Heiz- und Kühlverläufe des Moduls zu simulieren. Ein Vergleich der Ultraschallmessungen mit röntgenographischen und kalorimetrischen Meßergebnissen zeigt die Möglichkeiten des Meßverfahrens zur Untersuchung der Struktur und des Kristallisationsverhaltens teilkristalliner Polymere.

•M. Moneke, S. Tadjbakhsch, D. Lellinger und I. Alig
Deutsches Kunststoff-Institut, Schloßgartenstr. 6, D-64289 Darmstadt, Germany

Die Kristallisationskinetik und die Struktur eines Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Polyethylenoxid-Triblockco -polymeren
(PEO-PPO-PEO) und eines Polyethylenoxid-Homopolymeren (PEO) wurden mittels Ultraschallspektroskopie, Differentialthermoanalyse (DSC), Polarisationsmikroskopie und Röntgenstrukturanalyse untersucht. Die Kristallisationsexperimente erfolgten dabei sowohl isotherm als auch kühlratenabhängig. Der Vergleich der Ergebnisse des Homopolymeren mit denen des Triblockcopolymeren erlaubte Rückschlüsse auf den Einfluß des nicht kristallisierbaren PPO-Mittelblocks auf das Kristallisationsverhalten. PEO und PEO-PPO-PEO kristallisieren nahezu vollständig in Sphärolithen. Sowohl im Homopolymeren als auch im Triblockcopolymeren lassen sich verschiedene Kristallmodifikationen nachweisen. DSC-Untersuchungen zeigen eine Absenkung der entsprechden Gleichgewichtsschmelztemperatur im Triblockcopolymeren. Ultraschallmessungen mit Longitudinal- und Scherwellen erlauben die Bestimmung der mechanischen Moduln während der Kristallisation und zeigen deutliche Unterschiede zwischen beiden Proben.

•Jens Hannemann, Peter Dobbert und Friedrich Fabry
Universität Rostock, Fachbereich Physik, Uni-Platz 3, 18051 Rostock

öntgenkleinwinkeluntersuchungen an Copolyestern mit einem Kettenaufbau aus verschiedenen Anteilen von Terephthalsäure, Isophthalsäure und Hydrochinon wurden mit dem Ziel durchgeführt , Aussagen zur übermolekularen Struktur dieser Polymere zu gewinnen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Kettenzusammensetzung zeigen sich deutliche Änderungen im Streukurvenverlauf. Der gemessenen Potenzgesetzstreuung ist ein Schulterbereich überlagert. Der Verlauf der Streukurven läßt sich mit Hilfe von Modellrechnungen anpassen. Im Ergebnis können für die vorliegenden Polymerstrukturen folgende Aussagen getroffen werden:
- es treten plättchenförmige Substrukturen auf
- die plättchenförmigen Strukturen können zu Stapeln geordnet sein
- daneben existieren größere Polymerpartikel
Die Dichte der Polymerproben ist unerwartet gering.

•C. Feldhüsen und W. Wenig
Gerhard-Mercator-Universität Gesamthochschule Duisburg, Laboratorium für Angewandte Physik, Lotharstr. 1-21, D-47048 Duisburg

Mit Hilfe der Polarisationslichtmikroskopie wird die isotherme Kristallisationskinetik von Blends aus isotaktischem Polypropylen mit linearem Polyethylen geringer Dichte iPP/LLDPE 80/20 Gew.- untersucht, den als Verträglichkeitsmacher das Triblock-Copolymer SEBS zugefügt wurde. Der Einfluß der Schichtdicke der Probe auf die Kristallisationskinetik wird durch die Einführung eines Dimensionsparameters (Verhältnis von Probendicke d zum Durchmesser der Probe 2r) berücksichtigt. Hierdurch läßt sich auf die Art des Sphärolithenwachstums schließen. Die Kenntnis der Wachstumsdimension ist für die Interpretation der mit Hilfe der Modelle von Avrami und Icenogle erhaltenen kristallisationskinetischen Ergebnisse wichtig. Weitere Untersuchungen der Keimbildung der iPP-Matrix ergeben, daß die Bildung der iPP-Keime mehrstufig abläuft. Der experimentell erhaltene Kurvenverlauf kann durch Segregations- und Diffusionsprozesse erklärt werden, die beobachtete Temperaturabhängigkeit und Hinweise aus der Literatur unterstützen diese Annahmen.

•Martin Bonnet, Klaus Dieter Rogausch und Jürgen Petermann
Universität Dortmund, FB Chemietechnik, Lehrstuhl für Werkstoffkunde, Emil-Figge-Str.66, 44221 Dortmund

Das Auftreten eines endothermen Temperpeaks in teilkristallinen Poly(phenylensulfid) PPS als Folge eines Temperns oberhalb der Kristallisationstemperatur wurde mit Hilfe der modulierten Wärmeflußkalorimetrie (MDSC) und durch thermomechanische Analyse untersucht. Die Ergebnisse weisen auf Relaxationsvorgänge in der, nach Kristallisation stark unter Zwangszuständen stehenden, zwischenlamellaren amorphen Phase hin. Durch das Tempern werden Umordnungsvorgänge eingeleitet, die eine Separation der amorphen Phase in eine zwischenlamellare relaxierte Phase und in eine grenzflächennahe pseudokristalline Phase bewirken.

S. Cunis¹, R. Gehrke², G. Krosigk¹, •U. Lode¹, W. Wilke¹ und J. Würges^3
1Abteilung Experimentelle Physik, Universität Ulm
²HASYLAB am DESY, Hamburg
³Universität Hamburg

Es werden vier verschiedene Detektorsysteme im Hinblick auf ihre Eignung für Ultrakleinwinkel-Streuexperimente (USAXS) an Polymeren untersucht. Diese Experimente können an der Wigglerbeamline BW4 des HASYLAB unter Einsatz eines der folgenden Röntgendetektoren durchgeführt werden: Vieldraht-Proportionalzähler (Gabriel Detektor), eindimensionaler ortsempfindlicher Delayline-Detektor, CCD-Kamera mit Bildverstärker und Image Plate.
Anhand von Ultrakleinwinkel-Aufnahmen von LUPOLEN, Collagen und glasfaserverstärktem Polycarbonat werden die Detektorsysteme bezüglich Streuvektorbereich, Dynamik, Ortsauflösung und Signal-Rauschverhältnis verglichen.

•D. Dlubek¹, A.P. Clarke², H.M. Fretwell², S.R. Ahmed² und A. Alam^2
1ITA GmbH, Außenstelle Halle, Edvard-Grieg-Weg 8, 06124 Halle
²University of Bristol, H.H. Wills Physics Laboratory, U.K.

In Polymeren zerstrahlt Ortho-Positronium in Hohlräumen des freien Volumens. Aus der o-Ps-Lebensdauer läßt sich die Hohlraumgröße bestimmen, typische Werte liegen bei 0,05 - 0,30 nm. In der Arbeit wird beispielshaft der Einsatz der Methode zur Untersuchung des freien Volumens in folgenden Materialien vorgestellt:
1.) Epoxidharze, welche Härter und Modifikatoren in unterschiedlicher Zusammensetzung enthalten
2.) Teilkristalline Polymere mit unterschiedlicher Kristallinität durch Abschrecken/Tempern (PA 6, PA 66) oder Herstellung (LDPE, HDPE)
3.) Temperaturabhängigkeit des Hohlraumvolumens in der kristallinen und amorphen Phase von PE und PTFE, Bestimmung der Glastemperatur, der thermischen Ausdehnungskoeffizienten und des Anteils des freien Volumens
4.) Copolymere - EVA (0...100) Pfropfung von Styren auf Polypropylen in fester Phase (0...100)
5.) Blends - ABS im Vergleich mit PS, SAN und BR, PA/ABS (0...100)
In PA 6 und PE wurde eine Abhängigkeit der Hohlraumgröße in der amorphen Phase vom Kristallinitätsgrad des teilkristallinen Materials beobachtet, woraus auf eine nichtkonstante Dichte der amorphen Phase geschlossen werden kann.

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Zuletzt geändert am 21.08.1998

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