Die Verhakung der Fadenmoleküle und ihr Einfluß auf die Eigenschaften der Polymeren

Zusammenfassung

Die Verhakungen („entanglement“) fadenförmiger Makromoleküle beeinflussen viele Eigenschaften der Schmelzen und Lösungen. Die molekulare Vorstellung führt zu quantitativen Voraussagen über die Abhängigkeit der Verhakungszahl von der chemischen Art des Polymeren, seinem Molgewicht, seiner Konzentration und seinem Deformationszustand. So mißt der Modul im Gummibereich der Relaxation verzweigter Polymerer die Anzahl Endgruppen des Verhakungsnetzwerkes und damit der konstituierenden Moleküle.

Größere Dehungen oder Scherungen haben keinen meßbaren Einfluß auf die Relaxationsgeschwindigkeit, sofern dabei das Polymere an den scherenden Flächen haftet. Sie erniedrigen aber aus geometrischen Gründen die Zahl der elastisch wirkenden Verhakungen. Diese Modulabnahme ist eine der physikalischen Ursachen der nichtlinearen Viskoelastizität und der Abweichungen von den idealen Deformationsgesetzen vernetzter Polymerer. Sie folgt nicht der von Mooney und Rivlin formulierten Dehnungsabhängigkeit (C ₂-Term).

Ihr Einfluß auf die Vorgänge des Relaxierens und des Fließens führt zu sehr einfachen Beziehungen für die Stärke der Struktuviskosität und die Größe der Schubspannung, bei der eine genügend große elastische Dehnung der fließenden Polymeren und damit Strukturviskosität eintreten.

Die Konformationsbeschränkung durch Verhakung liefert quantitative Aussagen über den osmotischen Druck, die Lichtstreuung und andere thermodynamische Eigenschaften von Lösungen, die Verhakungsnetzwerke ausbilden. Die kritischen Konzentrationen, oberhalb denen Verhakungsnetzwerke vorliegen, sind Funktionen des Molgewichts.