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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-26210
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2621/


Delto, Ralf

Ionenstrahlvernetzung von Polystyrol und Diffusionsprozesse in Polystyrol-Netzwerken

Ion beam crosslinking of polystyrene and diffusion processes in polystyrene networks

Dokument1.pdf (84.895 KB) (md5sum: 581af646626693c810b1c47908e17706)

Kurzfassung in Deutsch

Die Arbeit behandelt Messungen zur Tracer- und Interdiffusion von Polymeren in Polymernetzwerken. Sowohl die Vernetzung als auch die Analyse werden mit hochenergetischen Ionen am Freiburger van de Graaff-Beschleuniger durchgeführt.

Lineares Polymer (PS) wird durch Bestrahlung mit Protonen mit 1,0 MeV Energie vernetzt. Neben dem Netzwerk (Gel) bildet sich ein Anteil kurzer unvernetzter Ketten (Sol). Die Molekulargewichtsverteilung im Sol beeinflusst das Diffusionsverhalten, da kürzere Ketten schneller diffundieren als lange. Aus der Messung von Diffusionstiefenprofilen kann daher auf die Molekulargewichtsverteilung geschlossen werden. Hierzu wurden Messungen durchgeführt und mit den Aussagen statistischer Theorien verglichen.

Bei der Diffusion linearer Ketten in entquollene Netzwerke können topologische Strukturen der Netzwerke die Quellung und damit die Diffusion beeinflussen. Es konnte gezeigt werden, dass es eine kritische Netzpunktdichte gibt, ab der solche Effekte beobachtet werden. Die Verlangsamung der Diffusion äußert sich in einer Abhängigkeit des Tracerdiffusionskoeffizienten von der Wurzel der Zeit.

Für hochvernetzte Matrizen wurde die Diffusion kurzer Ketten untersucht, wobei sich Abweichungen vom erwarteten Rouse- oder Reptationsverhalten zeigten. Diese lassen sich auf eine geringere Mobilität der Matrixketten bedingt durch die hohe Netzpunktdichte zurückführen.

In einem experimentellen Teil wurde eine neue Koinzidenzstreumethode aufgebaut. Diese beruht auf der Proton-Proton-Streuung und ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Schädigung der Probe während der Messung.


Kurzfassung in Englisch

The thesis deals with measurements on the tracer- and interdiffusion of polymers in polymer networks. Both crosslinking and analysis were performed at the Freiburg van de Graaff-accelerator.

Linear polymer (PS) is crosslinked by irradiation with 1,0 MeV protons. Together with the network (gel) a fraction of short and not crosslinked chains (sol) is formed. The molecular weight distribution in the sol influences the diffusion behaviour, because short chains diffuse faster than longer ones. Measurement of diffusion depth profiles therefore contains information about the molecular weight distribution. Measurements were made and the results compared with statistical theories.

Topological structures of dry networks can determine the diffusion of linear chains into such networks, because swelling depends on the structure. It could be shown that there is a critical crosslink density, only for higher crosslink densities these effects were observed. In this case the tracer diffusion coefficient decreases with the square root of time, thus slowing down diffusion.

For high crosslink densities the diffusion of short chains was studied. Deviations from the Rouse- and Reptation-model are observed. These can be explained with the reduced mobility of the matrix chains due to the short distances between crosslinks.

In an experimental part a new coincidence scattering technique was installed. It is based on proton-proton scattering and significantly reduces sample damage during analysis.


SWD-Schlagwörter: Ionenstrahl , Polymeres Netzwerk , Diffusionsmodell , Diffusion , Vernetzung
Freie Schlagwörter (deutsch): Koinzidenzstreumethode
Freie Schlagwörter (englisch): coincidence scattering method
PACS Klassifikation 68.35.Fx , 66.10.Cb , 25.55.-e , 61.41.+e , 66.30.Ny
Institut: Physikalisches Institut
Fakultät: Fakultät für Mathematik und Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Brenn, Rüdiger (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 07.09.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 11.10.2006
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