Über Molekulargewicht und Uneinheitlichkeit von Hochpolymeren aus rheologischen Messungen

Zusammenfassung Untersucht man mit dem Strukturviskosimeter nach Umstätter das Fließverhalten der Lösungen von Hochpolymeren über einen Bereich von vier Zehnerpotenzen, so erhält man eine Fließkurve als Integralkurve über die Molekulargewichte, welche für das Zustandekommen des Fließverhaltens verantwortlich sind. Legt man diese Fließkurve in einem Summenwahrscheinlichkeitsnetz gerade, so findet man das kritische Geschwindigkeitsgefälle im Schnittpunkt der Geraden mit der Abszissenparallelen bei 50% sehr genau als eine dem Molekulargewicht streng proportionale Größe. Gleichzeitig bildet die Neigung dieser Geraden als gerade gelegte Integralkurve ein direktes Maß für die Uneinheitlichkeit. Auf diese Weise werden absolute Werte für die Uneinheitlichkeit erhalten.Am Beispiel von verschieden hergestellten Polyacrylnitrilpolymerisaten wird die Durchführung der Messungen gezeigt, wobei sich ergibt, daß je nach dem bei der Polymerisation verwendeten Redoxsystem die Polymerisate verschiedenen polymerhomologen Reihen zugeordnet werden müssen. Ein Vergleich der absoluten Werte für die Uneinheitlichkeit mit den relativen Werten, die man nach der Formel von G. V. Schulz erhält, zeigt die Unterschiede auf.Da zu einer absoluten viskosimetrischen Molekulargewichtsbestimmung der Extremwert der Viskosität-Konzentrationskurve bestimmt werden muß, werden abschließend die Viskositätseffekte im Gebiet der extremen Verdünnungen diskutiert.Vortrag, gehalten auf der 5. Tagung der Deutschen Rheologischen Gesellschaft in Frankfurt a. M. vom 17.–18. 5. 1955.     

Thermisch stimulierte Ströme in Hochdruckpolyäthylen

Zusammenfassung Zur Untersuchung des Leitungsmechanismus in Polyäthylen (LDPE) wurden Messungen thermisch stimulierter Ströme im Temperaturbereich von –190 bis +40 °C durchgeführt. Dabei treten, abhängig von der Polarisationstemperatur, bis zu vier, teilweise nur als Schulter ausgeprägte Maxima auf. Zwei Peaks bei tiefer Temperatur, die im wesentlichen unabhängig von der Polarisationstemperatur sind, werden mit Injektion und Trapping von Ladungsträgern (Elektronen oder Löcher) in Verbindung gebracht. Der Hauptpeak bei hoher Temperatur, dessen Erscheinen abhängig von der Polarisationstemperatur ist, kann mit einer Dipolorientierung PE-eigener Dipole erklärt werden.

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Summary Thermally stimulated currents have been measured in low-density polyethylene in the temperature range from –190 to +40 °C. In this range four peaks are discernable, of which two near –170°C and –135°C are interpreted in terms of electron or hole injection and subsequent detrapping. The depolarisation phenomenon at higher temperatures is strongly sensitive to polarisation temperature and can be explained in terms of dipole orientation.

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Die diesem Bericht zugrunde liegenden Arbeiten werden mit Mitteln des Bundesministers für Forschung und Technologie im Rahmen des Technologieprogramms gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt liegt jedoch allein bei den Autoren.     

Enhanced raman scattering from small metallic particles and Metallic Films

Summary We report surface enhanced Raman scattering of benzene adsorbed on nickel and platinum particles and on cold evaporated copper films. The vibrational bands of benzene are only slightly shifted with respect to solid benzene. Additional bands are found, which are symmetry forbidden in the free benzene molecule. These bands result from the low site symmetry of the molecule at the surface. The Raman enhancement depends strongly on the size and shape of the metal particles involved. To better understand this geometrical dependence, we made up a program to study the interaction of small metal clusters with adsorbed molecules. Some preliminary results obtained with matrix isolated copper clusters are reported.

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Verstärkte Ramanstreuung an kleinen Metallteilchen und Metallfilmen

Zusammenfassung Es wurde der oberflächenverstärkte Ramaneffekt von Benzol adsorbiert auf katalytischen Nickel- und Platinteilchen und von kalt aufgedampften Kupferfilmen untersucht. Die Schwingungsbanden von Benzol sind nur unwesentlich verschoben verglichen mit festem Benzol. Es wurden zusätzliche Schwingungsbanden gefunden, die im freien Benzol symmetrieverboten sind. Diese Banden resultieren von der niedrigen Mikrosymmetrie des Moleküls auf der Oberfläche. Die Ramanverstärkung ist stark abhängig von Größe und Form der Metallteilchen. Um ein besseres Verständnis der Abhängigkeit von geometrischen Faktoren zu erlangen, haben wir damit begonnen, die optischen Eigenschaften kleiner Teilchen und ihre Wechselwirkung mit adsorbierten Molekülen zu studieren. Es werden erste Ergebnisse von matrixisolierten Kupferclustern diskutiert.

     

Über die Hydratation von Meta- und Pyrophosphorsäure

Zusammenfassung Es wurden Metaphosphorsäurelösungen allein und mit wechselnden Mengen Salzsäure untersucht und nachfolgende Feststellungen gemacht. Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt im allgemeinen proportional zur H-Ionenkonzentration zu, doch zeigen sich auch stärkere Abweichungen von dieser Proportionalität. In ungefähr der Hälfte der einzelnen Versuchsreihen weisen die Geschwindigkeitskonstanten einen absteigenden Gang auf, was durch das Vorhandensein verschiedener Polymerisationsstufen der Metaphosphorsäure zu erklären versucht wird. Das Auftreten von Pyrosäure als Zwischenprodukt kann nicht festgestellt werden. Die bereits von Sabatier beobachtete Tatsache, daß die Umsetzung des Natriummetaphosphats in Orthophosphat durch überschüssiges Alkali beschleunigt wird, kann bestätigt werden, ebenso, daß diese Beschleunigung mit zunehmender Natronlaugekonzentration zunimmt. Unter gleichen Bedingungen wurden Lösungen von Pyrophosphorsäure allein und mit wechselnden Salzsäuremengen untersucht. Auch hier besteht anscheinende Proportionalität zwischen H-Ionenkonzentration und Hydratisierungsgeschwindigkeit, doch kommen ebenfalls größere Abweichungen vor. Gemische von Pyrophosphorsäure und Salzsäure zeigen eine abnorm geringe elektrische Leitfähigkeit, war auf das Zustandekommen einer Verbindung zwischen Pyrophosphorsäure und Salzsäure schließen läßt. Es wird festgestellt, daß im Verlaufe von mehr als einem halben Jahr bei 25° das Natriumpyrophosphat in wässeriger Lösung sich weder allein noch in Berührung mit Natronlauge in Orthophosphat umwandelt. Bei der Herstellung der kristallisierten Pyrophosphorsäure wurde gefunden, daß man in kürzerer Zeit, als Giran angab, zu derselben gelangen kann. Im Gegensatz zu den Angaben von Montemartini und Egidi wird gezeigt, daß sich die Pyrophosphorsäure nicht mit größerer Geschwindigkeit hydratisiert als die Metasäure, sondern mit bedeutend geringerer. Die von den beiden Autoren für die Pyrosäure erhaltenen Geschwindigkeitskonstanten sind viel zu hoch, während die für die Metasäure mitgeteilten bestätigt werden können.Zum Schlusse sei es mir gestattet, Herrn Professor Dr. Anton Kailan für die Anregung dieser Arbeit und das fördernde Interesse, das er ihrer Ausführung entgegenbrachte, meinen herzlichen Dank zu sagen.     

Trennung des Eisens, Aluminiums und Chroms von Mangan, Kobalt und Nickel mit Pyridin

Zusammenfassung Wie sich aus den gemachten Ausführungen ergibt, ist die vorgeschlagene Methode sehr einfach und schnell ausführbar; mit ihr wird durch einmalige Fällung eine praktisch vollständige Trennung erreicht und eine Umfällung vermieden, falls die angegebenen Mengenverhältnisse eingehalten werden. Ebenso ermöglicht die Methode, Mn, Co und Ni von bedeutenden Mengen Cr zu trennen, was mit der Ammoniak- und Acetat-Methode nicht gelingt.Die Methode ist an Pyrolusiten, Kobalterzen u. a. mit stets gutem Erfolg nachgeprüft worden. Eine Umfällung der Niederschläge zur Entfernung adsorbierter Mengen von Mn, Co und Ni braucht man nur aus zuführen, wenn diese in bedeutenden Mengen im Gegensatz zu Fe, Al und Cr vorhanden sind, wie z. B. bei der Fe-Bestimmung in Pyrolusit, in einigen Kobalterzen, die wenig Fe und Al enthalten, sowie in Kobalt und Nickelsalzen, in denen im Vergleich zu Co und Ni nur geringe Mengen Fe vorhanden sind.Zum Schluß spreche ich Herrn Professor Tscherwj akow meinen Dank für die mir erteilten Hinweise aus, sowie dafür, daß er mir die Durchführung der Arbeit ermöglicht hat.     

Theoretische Betrachtungen über das dielektrische Verhalten des Kautschuks

Zusammenfassung Es wird für dielektrische Verluste und DK-Verlauf bei ungefüllten Kautschukvulkanisaten mit verschiedenem Schwefelgehalt eine Erklärung auf Grund der Debye'schen Dipoltheorie gegeben. Die Dipole sind durch die Schwefelbrücken dargestellt, und es läßt sich zeigen, daß ein zu der Reibung in Flüssigkeiten analoger Mechanismus, sowie eine ausreichende Beweglichkeit dieser an die Isoprenketten gekoppelten Dipole besteht. Damit sind Temperatur und Frequenzabhängigkeit von DK und Verlust beim Kautschuk im wesentlichen geklärt. Des weiteren aber bieten sich für die hier skizzierte Auffassung der Debye'schen Dipoltheorie Anwendungsmöglichkeiten auf ähnliche Fälle amorpher fester Körper.     

Beitrag zur infrarotspektroskopischen Kautschukanalyse

Zusammenfassung Um von der Verwendung von Eichsubstanzen, insbesondere bei der quantitativen Kautschukisomerenanalyse, unabhängig zu sein, wurde ein Verfahren erarbeitet, mit dem es möglich ist, die 1,2-, 1,4 cis- und 1,4 trans-Isomeren im Kautschuk ohne die bisher übliche Anwendung von Olefinen als Eichsubstanzen quantitativ zu bestimmen. Hierzu werden von drei Kautschukproben Verdünnungsreihen hergestellt, aus den IR-Spektren der Verdünnungsproben durch Anwendung eines modifizierten Basislinien-Verfahrens fiktive, auf c = 0 extrapolierte Extinktionskoeffizienten ermittelt und durch mathematische Kopplung der so erhaltenen Extinktionskoeffizienten mit Hilfe der Determinantenrechnung die tatsächlichen Extinktionskoeffizienten, d. h. die Extinktionskoeffizienten der Reinisomeren bzw. die Molprozente der Isomeren in den einzelnen Proben berechnet. Das beschriebene Verfahren läßt sich außer auf die Kautschukanalyse auch auf die quantitative Untersuchung anderer Substanzgemische anwenden, ohne daß die Extinktionskoeffizienten der Reinkomponenten vorher zu bestimmen sind.     

Beweglichkeit in kristallinen und amorphen Hochpolymeren aus kalorischen Messungen

Zusammenfassung Die beiden hauptsächlichsten Bewegungsarten in Hochpolymeren sind Oszillationen und gehemmte Rotationen. Oszillationen haben häufig Zeitkonstanten von 10^–12 bis 10^–13 sec. Messungen der spezifischen Wärme gekoppelt mit theoretischen Berechnungen des Schwingungsspektrums ermöglichen eine Diskussion der Bewegungszustände kristalliner und glasiger Hochpolymere.Die gehemmten Rotationen sind die Basis vieler zeitabhängiger Prozesse. Die Zeitkonstanten haben keine obere Begrenzung. Kalorische Messungen ermöglichten, am Polyäthylen die typische spezifische Wärme des gehinderten Rotators zu ermitteln. Der kalorische Haupteffekt, der beim Einsetzen gehinderter Rotationen in der Polymerkette auftritt, ist jedoch die Änderung der Konformation und die damit verbundene Enthalpieänderung. Gläser zeigen einen Sprung in der spezifischen Wärme im Glasumwandlungsbereich. Kristalline Hochpolymere schmelzen in einem engen Temperaturbereich mit der dazugehörigen Absorption der Schmelzwärme. Beide Prozesse zeigen eine deutliche Zeitabhängigkeit, die kalorisch gemessen werden kann.In den letzten Jahren hat sich die dynamische Kalorimetrie zu einem wichtigen Instrument der Analyse von Polymerstrukturen entwickelt. Hauptsächlich erfolgte dies auf der Basis des Studiums der zeitabhängigen Prozesse in kristallinen und amorphen Hochpolymeren.

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Summary Calorimetry has proven to be of considerable value in the study of macroscopic and microscopic properties of polymers. It provides a tool to understand the vibrational state of the solid state and allows kinetic measurements of processes based on bond rotation. The development of simple to operate intermediate precision instruments on a commercial level raises the hope that much more quantitative data will be forthcoming in the future.

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Motion in Crystalline and Amorphous High Polymers Deduced from Caloric Measurements.     

Die Bestimmung kleiner Fluormengen in verschiedenen Substanzen

Zusammenfassung Es wird eine Ausführungsart der Fluorbestimmung mittels Destillation (HClO₄) und Titration (Thoriumnitrat) in wäßriger Lösung beschrieben, die im Verlauf von mehreren hundert Analysen verschiedenster Substanzen entwickelt wurde. Alle Einzelheiten sind vielfach nachgeprüft und so einander angepaßt, daß bei Einhaltung der angegebenen Vorschriften und Arbeitsbedingungen stets reproduzierbare und genaue Resultate erhalten werden. Die Methode eignet sich bei sinngemäßer Ausführung für Materialien mit hohem Fluorgehalt als auch solche, die nur kleinste Mengen von Fluor enthalten. Während Destillation und Titration universell anwendbar sind, ist besonderer Wert auf die spezielle Vor bereitung des Untersuchungsmaterials zu legen, über die im einzelnen nähere Angaben gemacht werden.