Entwicklung und Bau einer Anlage zur Durchführung von statischen Kleinwinkellichtstreuuntersuchungen an Polymerlösungen und -gelen
Description:... Bei der Herstellung von Polymergelen mittels radikalischer
Copolymerisation kommt es durch verschiedene Einflüsse zu
Inhomogenitäten in der Struktur des polymeren Netzwerks. In der Regel
führt der statistische Einbau der Vernetzermoleküle zu unterschiedlich
dicht vernetzten Regionen innerhalb des dreidimensionalen Aufbaus.
Zusätzliche Netzwerkdefekte wie die Ausbildung von intramolekularen
Schleifen, losen Kettenenden oder nicht bzw. einseitig reagierte
Vernetzermoleküle führen zu zusätzlichen Inhomogenitäten in der
Netzwerkstruktur. Durch statische Lichtstreuung lässt sich diese
übermolekulare Struktur charakterisieren.
Die im Rahmen dieser Arbeit erstellte Anlage ermöglicht statische
Lichtstreuexperimente an Hydrogelen und Polymerlösungen im
Kleinwinkelbereich (Winkelbereich < 15 °). Damit wurden
die experimentellen Voraussetzungen für das Studium der Topologie
polymerer Netzwerkstrukturen auf einer Längenskala von einigen 10 - 100
nm geschaffen. Mit dem realisierten Aufbau ist die Messung der
Intensitäten des gestreuten Lichts mittels einer Photomultipliereinheit
sowie die Abbildung der Streulichtsignale auf einer Streuscheibe und dierückseitige Bilderfassung über eine hoch auflösende CCD-Kamera möglich.Hierdurch wird die zeitgleiche Aufnahme aller Streureflexe über den
gesamten zugänglichen Winkelbereich realisiert, wodurch
Online-Untersuchungen des Polymerisationsprozesses ermöglicht werden.
Als Modellsystem zur Polymerisation in den Reaktionsküvetten wurden
Hydrogele auf Polyacrylamidbasis, vernetzt mit N,N'-Methylenbisacrylamid(MBA), verwendet. Die Kalibrierung und Justage der Detektoreinheit
sowie der optischen Systeme erfolgte durch Beugungsexperimente an einem
Draht.
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