Stephanie Frahn: Einfluß der Stoffzustände des Quellmittels auf das Quellverhalten von chemisch vernetzten Polymeren in Lösemitteln

Inhalt
Kap. 1
Kap. 2
Kap. 3
Kap. 4
Kap. 5
Kap. 6
Kap. 7
Kap. 8
Kap. 9
Anhang
Literaturverzeichnis

1. Einleitung 1


2. Netzwerke 3


2.1 Was ist ein Netzwerk? 3
2.2 Beurteilung der Homogenität eines Netzwerks: Netzwerkdefekte 5
2.3 Was ist ein Gel? 7

3. Polyurethane 9


3.1 Eigenschaften und Einsatzgebiete der Polyurethane 9
3.2 Bildungsreaktionen 11

4. Flüssig-kristalline Substanzen 14


4.1 Smektische Flüssig-Kristalle 14
4.2 Nematische Flüssig-Kristalle 15
4.3 Cholesterische Flüssig-Kristalle 17

5 Theorie 19


5.1 Flory-Huggins Theorie; Berechnung der Gibbschen Enthalpie 19
5.1.1 Die Mischungsentropie einer binären Lösung 19
5.1.2 Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Volumenbruch und dem Grundmolenbruch 22
5.1.3 Die Mischungsenthalpie einer binären Lösung berechnet mit der "mean field" Näherung 23
5.1.4 Der FHSS-Wechselwirkungsparameter 25
5.1.5 Das chemische Potential eines nicht-ideal-athermischen Mehrkomponentensystems 26
5.1.6 Die Exzeßfunktionen 27
5.2 Statistische Theorie der Entropieelastizität 28
5.3 Das chemische Potential des Quellmittels in einem gequollenen Netzwerk 32
5.4 Ergebnisse der thermodynamischen Quellungstheorie 34
5.4.1 Quellung im reinen flüssigen Quellmittel 35
5.4.2 Quellung im kristallinen Quellmittel 37
5.4.3 Quellung eines Netzwerks im Dampf des Quellmittels 37
5.4.4 Thermodynamische Beschreibung der Quellungskurve mit Hilfe der Ergebnisse der statistischen Ansätze 38
5.5 Entquellung 40
5.6 Membranosmose 43
5.7 Berechnung der löslichen Anteile eines Netzwerks mit Hilfe der Statistik 45

6 Experimenteller Teil 48


6.1 Polyurethannetzwerke 48
6.2 Synthese der Netzwerke 49
6.3 Durchführung der Quellungsmessungen 52
6.3.1 Quellungsexperimente in Wasser 54
6.3.2 Quellungsexperimente in flüssig-kristallinen Quellmitteln 54
6.4 Durchführung der Entquellungsmessungen 56
6.5 Durchführung der Membranosmose-Experimente 57

7. Auswertung und Darstellung der experimentellen Ergebnisse 59


7.1 Quellungsexperimente im System Polyurethannetzwerk/ Wasser 59
7.1.1 Darstellung der Quellungskurven 59
7.1.2 Beschreibung der Gele als binäre Systeme 63
7.1.2.1 Beschreibung der Quellungskurve für den Bereich der Quellung im flüssigen Quellmittel 63
7.1.2.2 Gemeinsame Beschreibung der Quellungskurve im flüssigen und kristallinen Quellmittel. 67
7.1.2.2.1 Vernachlässigung der Temperaturabhängigkeit der Schmelzenthalpie 68
7.1.2.2.2 Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Schmelzenthalpie des Wassers 70
7.1.3 Behandlung der gequollenen Polyurethannetzwerke als ternäre Systeme 76
7.1.3.1 Beschreibung der Quellung im flüssigen Wasser 76
7.1.3.2 Gemeinsame Beschreibung der Quellungskurve im flüssigen und kristallinen Bereich des Quellmittels 79
7.2 Entquellungs-Experimente 84
7.3 Quellungskurven im System Polyurethangel/flüssig-kristallines Quellmittel 89
7.4 Auswertung der Membranosmose 90

8. Diskussion 95


8.1 Quellungsexperimente 95
8.1.1 Beurteilung der Beschreibung der experimentellen Quellungskurven 95
8.1.2 Kombination der Ergebnisse von Steinbrecht und Hladik mit den Ergebnissen dieser Arbeit 98
8.1.3 Vergleich mit den Ergebnissen anderer Autoren 105
8.1.4 Berechnung der differentiellen Verdünnungsenthalpie 108
8.1.5 Vergleich der Wechselwirkungsparameter der Netzwerke mit den Werten anderer Autoren für lineare Polyethylenoxid Proben 109
8.1.6 Beziehung zwischen der Mischungsentropie und -enthalpie 112
8.1.7 Lösliche Anteile der Netzwerke 113
8.1.8 Die Bedeutung des Parameters kx im Ansatz  EMBED Equation.2  des Flory-Huggins-van Santen-Staverman-Wechselwirkungsparameters 114
8.1.9 Betrachtung der Exzeßfunktionen zur Einordnung der thermodynamischen Relevanz der Ansätze für (x 118
8.1.10 Diskussion der verwendeten Annahmen und Voraussetzugnen 122
8.2 Entquellung 124
8.3 Quellung in mesogenen Quellmitteln 128
8.4 Membranosmose 132

9. Zusammenfassung 135


10. Literaturverzeichnis 139


Anhang 143