Polymakromonomere als anisotropes Modellsystem zur Untersuchung kolloidaler Mehrkomponentensysteme

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Untersuchung des Phasenverhaltens kolloidaler Mehrkomponentensysteme. Konzentrierte und kompatible Mischungen aus linearen Polymerketten und Polymakromonomeren als kolloidanaloge Partikel wurden auf ihre Eignung hin ein kolloidales Glas zu bilden untersucht.Die Synthese der Polymakromonomere erfolgte durch radikalische Polymerisation von Vinylbenzyl-Makromer, was zu zylinderartigen Makromolekülen führt, die auch als molekulare Flaschenbürsten angesehen werden können. Aufgrund der grossen Längen-Polydispersität der Hauptkette wurden die erhaltenen Polymakromonomere mittels Continous Polymer Fractionation (CPF) fraktioniert, was zu Modell-Partikeln von verschiedener Molekülgestalt führte: von kugelförmig über stäbchenförmig bis hin zu wurmartig.Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die haarige Oberfläche der Polymakromonomere zumindestens teilweise die entropisch bedingte Entmischung von Partikeln unterschiedlicher Molekülgestalt, wie Polymerknäuel und stäbchenartige, überwinden kann.Um das dynamische Verhalten zu untersuchen, wurden rheologische Messungen an den Schmelzen verschiedener Kolloid-Polymer-Mischungen ausgeführt. Es zeigte sich, dass Polymakromonomere mit grosser Hauptkettenlänge bzw. wurmartiger Gestalt einen signifikanten Verstärkungseffekt auf die Kolloid-Polymer-Mischung haben.

The main objective of this thesis was to investigate the phase behaviour of colloidal dispersions. Concentrated and miscible blends of linear polymer chains and polymacromonomers used as colloid-analogous particles were examined to build a colloidal glass.The synthesis of the polymacromonomers succeeded through radical polymerization of (vinylbenzyl)polystyrene macromer leading to cylindrical macromolecules which can be seen as molecular bottle-brushes . Because of their large backbone chain length polydispersity the obtained polymacromonomers were fractionated by Continous Polymer Fractionation (CPF). This resulted in model particles of various topology: spherical, rod- or wormlike. In this context it could be shown that the 'hairy' surface of the polymacromonomers is, at least in part, able to overcome the entropic demixing of particles having different topologies e.g., polymer coils and rodlike particles.To investigate the dynamical behaviour rheological measurements were performed on melts which consisted of a variety of colloid-polymer dispersions. Polymacromonomers with large backbone chain length or wormlike topology, respectively, turned out to have a significant strengthening effect on colloid-polymer dispersions.