Details

Autor(en) / Beteiligte

• Schneider, Martin
• Huber, Klaus
• Bremser, Wolfgang

Titel

SANS-Untersuchungen an Blends aus vernetzten Kolloiden und linearen Polymeren : = SANS-investigation of blends with cross-linked colloids and linear polymers

Erscheinungsjahr

2014

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 28.03.2014
• Paderborn, Univ., Diss., 2014
• ger: Mikrogele sind molekulare Kolloide, welche mit einstellbarem Vernetzungsgraden und Partikelgrößen im Submikrometerbereich synthetisiert werden können und sich durch eine variable Quellung in „guten“ Lösemitteln auszeichnen. Eine Anwendung, welche noch bis jetzt kaum untersucht wurde, ist die Nutzung von organischen Kolloiden als Additiv für Blends. Außerdem stellt die Kombination aus linearem Polymer und Kolloid ein Modellsystem für komplexe Nanokomposite dar, welche in dieser Arbeit am Beispiel von PMMA als Polymermatrix und unterschiedlich vernetzten PMMA-Kolloiden untersucht wurde. Bei den Blends soll verifiziert werden, ob die linearen PMMA-Ketten in das vernetzte Kolloid eindringen können und damit auch im Blend eine Quellung des Kolloids erfolgt. Für die Untersuchung der Größe und Verteilung von Kolloiden im Blend eignet sich besonders die Kleinwinkelneutronenstreuung (SANS). Es wurden für SANS-Experimente hydrogenierte und deuterierte, vernetzte Kolloide durch die emulgatorfreie Emulsionspolymerisation mit zwei Partikelgrößen hergestellt. Das Quellungsverhalten wurde durch die Menge an Vernetzer, welcher bei der Synthese zugesetzt wurde, variiert. Die globalen Dimensionen der Kolloide, wie der Gyrationsradius Rg oder der hydrodynamische Radius Rh, welche durch SLS/DLS-Experimente bestimmt werden können, wurden komplementiert durch Formfaktormodellierungen der SANS-Experimente. Hierbei wurden der Kugelformfaktor und der Fuzzy-Sphere-Formfaktor angewendet und die Resultate als Referenz für die Bestimmung der Quellung von den deuterierten Kolloiden innerhalb der Matrix genutzt. Anhand der SANS-Streukurven von den Blends konnte festgestellt werden, dass niedrig vernetzte Kolloide molekulardispers verteilt sind und die hoch vernetzten Kolloide aggregiert in der Polymermatrix vorliegen.
• eng: Microgels are cross linked macromolecular colloids that can be synthesized with a controllable degree of crosslinking and an adjustable size in the sub-micrometer range leading to a variable swelling behavior in good solvents. A barely investigated application of those microgels is their use as additive in polymer blends. Since microgels in a polymer matrix represent a model system for nanocomposites, we are investigating PMMA microgels (colloids) in a linear PMMA Polymer matrix. It is expected that the respective colloids in melts of linear polymer chains may also swell due to the fact that the linear polymer chains are able to penetrate the microgel network. A powerful tool to determine the size and distribution of colloids in a polymer matrix is the small angle neutron scattering technique (SANS). In order to apply SANS-experiments, hydrogenated and deuterated cross-linked PMMA-colloids were synthesized with two different sizes by means of surfactant-free emulsion polymerization method. The swelling behavior was adjusted by varying the amount of added cross-linker. The global dimensions, such as radius of gyration and hydrodynamic radius, were obtained by DLS/SLS and complemented by form factor analysis with SANS (KWS-3. Neutron scattering curves have been interpreted in terms of simple sphere and fuzzy sphere model. The results serve as reference system to investigate the swelling behavior of colloids in the polymer matrix. Blends of linear PMMA and deuterated PMMA colloids were prepared according to different preparation methods in order to conduct SANS-experiments. The scattering curves of blends with low cross-linked colloids indicated a narrow particle distribution and the scattering curves of blends with highly cross-linked colloids displayed an aggregation of respective colloids.