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Dielektrisches Verhalten von Wasser in porösen Gläsern

  • G. Ebert
  • W. Matron
  • F. H. Müller
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Zusammenfassung

Es wurden dielektrische und kalorimetrische Untersuchungen an zwei poröen Gläsern, die sich durch die Größe der Oberfläche und den Porendurchmesser unterscheiden, bei Variation der Wasserzugabe durchgeführt. Die dielektrischen Messungen erfolgten im Frequenzbereich von 300Hz bis 400 kHz und bei Temperaturen zwischen—180°C und 200°C. Die bei 120°C getrockneten Proben zeigen keine dielektrische Dispersion. Bei Wasserzugabe tritt zunächst ein bei ca. —100°C liegender kleiner sog. β-Prozeß auf, dessen Stärke (Δε) proportional zur Wasserbeladung ansteigt. Dieser Prozeß kann einer Relaxation der an die OH-Gruppen der Glasoberfläche gebundenen H2O-Moleküle zugeordnet werden. Ab einer monomolekularen. Bedeckung tritt zusätzlich der bei ca. 20°C liegende viel größere sog. α-Prozeß auf, dessen Stärke von der Wasserzugabe unabhängig ist. Für beide Prozesse ließen sich die aktivierungsenergien berechnen. Kalorimetrisch wurde festgestellt, daß bei einer zwischen—20°C und —5°C liegenden Umwandlungstemperatur (T u ) alles Wasser bis auf einen Rest, der einer ungefähr bimolekularen Bedeckung entspricht, friert. Durch diesen Einfriervorgang steigt die Aktivierungsenergie des α-Prozesses, der unterhalbT u einer Relaxation in den Eisbereichen zuzuordnen ist, auf entsprechende Werte an. Das nicht frierende Wasser verursacht nach wie vor den β-Prozeß, dessen Stärke unterhalbT u infolgedessen von der Wasserzugabe unabhängig ist.

Summary

Dielectric and calorimetric measurements of two porous glasses, differing in surface and pore-diameter, have been performed, varying the amount of adsorbed water. The dielectric studies were followed over a frequency range of from 300Hz to 400kHz and a temperature range of—180 and 200°C. The samples dried at about 120°C showed no dielectric dispersion. After adsorption of water, first the so-called β-process (situated at about —100°C) occurs proportionally increasing with the amount of adsorbed water. This process is probably due to a relaxation of H2O molecules bonded to the surface OH-groups. Up from a monolayer additionally the socalled α-process occurs (at about 20°C), the intensity of which is independent of the amount of water. The activation energies for both processes could be calculated. Calorimetric measurements revealed that at a transition temperature (T u ) (between—20°C and—5°C) all water froze except a certain amount corresponding to a bilayer. Because of this freezing the activation energy of the α-process which can be attributed below the transition temperature to a relaxation within the ice-regions, rises to corresponding values. The nonfreezing water causes the β-process, the intensity of which is belowT u therefore independent of the amount of water

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Copyright information

© Steinkopff-Verlag 1971

Authors and Affiliations

  • G. Ebert
    • 1
  • W. Matron
    • 1
  • F. H. Müller
    • 1
  1. 1.Institatfür Polymere der UniversitätMarburg/Lahn

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