Eine verbesserte Auswertungsmethode für die Röntgenkleinwinkelstreuung von Hochpolymeren

Zusammenfassung Die theoretischen und experimentellen Bedingungen für eine verbesserte Auswertung der Röntgenkleinwinkelstreuung von Hochpolymeren werden untersucht. Es wird gezeigt, daß genaue Messungen des Intensitätsverlaufes bei größeren Winkeln die Trennung der Kleinwinkelstreuung in eine reine Grenzflächenstreuung und eine Komponente der Dichteschwankungen innerhalb der Phasen ermöglicht.Diese Trennung erhöht die Genauigkeit der Bestimmung der Invarianten und gestattet die Berechnung der mittleren Durchschußlänge der kristallinen und amorphen Bereiche.Ein Vergleich dieses Längenparameters mit der Langperiode führt bei Annahme einer Lamellenstruktur zu einer Aussage über die Unebenheit der Grenzflächen.Der Absolutwert der Dichtefluktuation innerhalb der Phasen stellt einen zusätzlichen Strukturparameter dar, der besonders stark vom Unordnungsgrad der amorphen Bereiche abhängt.Ein Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit Intensitätsverteilungen im Kleinwinkelbereich, die sich aus der Theorie des Parakristalls ergeben, zeigt, daß es nicht möglich ist, diese Theorie mit den Resultaten der Messungen in Einklang zu bringen.

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Summary The theoretical and experimental conditions for an improved method of evaluating the X-ray small-angle scattering of polymers are studied. It is shown that accurate measurements of the intensity distribution at wide angles makes it possible to decompose the small-angle scattering into a component due to the phase boundaries only and a component related to the density fluctuations within the phases.This separation increases the accuracy of the determination of the invariant and permits the calculation of the average length of segments of the crystalline and the amorphous regions.Assuming a lamellar structure, a comparison of this length parameter with the long period can be used to assess the planarity of the boundaries. The absolute value of the density fluctuations within the phases represents a supplementary structural parameter which is largely determined by the degree of disorder in the amorphous regions.A comparison of the experimental results with calculated intensity distributions in the small-angle region based on the theory of the paracrystal shows that it is impossible to bring this theory into agreement with the experimental results.

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Vorgetragen auf der Arbeitssitzung des Fachausschusses Physik der Hochpolymeren in der Frühjahrstagung Berlin 1971 vom 9. bis 13. März des Regionalverbandes Physikalische Gesellschaft zu Berlin.

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Wir danken Herrn Dr.H. Tompa für das Programm zur Berechnung der in Abb. 9 wiedergegebenen Interferenzfunktion, Herrn Prof. Dr.G. Rehage für die Polystyrolpräparate und HerrnJ. P. Pauwels, HerrnJ. Braibant und dem Personal unseres Rechenzentrums für die Mitarbeit.     

Density fluctuations in amorphous and semicrystalline polymers

Summary The small-angle scattering of amorphous and semicrystalline polymers contains an intensity component due to density fluctuations within the crystalline and amorphous domains.For amorphous polymers, the density fluctuations aboveT _g correspond to the theoretical value for a fluid system in thermodynamic equilibrium. BelowT _g , a temperature dependence proportional to T is observed over a range of about 50°. At lower temperatures, a linear relationship with a smaller slope has been found which extrapolates to a non-zero value at 0 °K. This value corresponds to the frozen-in disorder, the slope at low temperatures is related to thermal vibrations and can be evaluated in terms of photon-phonon scattering.Semicrystalline polymers show a temperature dependence of the density fluctuation similar to that of the amorphous polymers. At constant temperature the density fluctuations vary linearly with crystallinity.Natural rubber shows an increase of the density fluctuations with increasing cross-linking densities from which information on the density changes in the vicinity of a cross-link and on the statistics of the distribution of cross-linking can be obtained.

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Zusammenfassung Die Kleinwinkelstreuung amorpher und teilkristalliner Polymere besitzt eine Intensitätskomponente, die von Dichtefluktuationen innerhalb der kristallinen und amorphen Bezirke herrührt. Für amorphe Polymere entspricht die Dichtefluktuation oberhalb vonT _g dem theoretischen Wert für ein fluides System im thermodynamischen Gleichgewicht. UnterhalbT _g wird eine Temperaturabhängigkeit proportional zuT über einen Bereich von etwa 50° beobachtet. Bei tieferen Temperaturen wird eine lineare Beziehung mit einer geringeren Steigung gefunden, welche zu einem endlichen Wert bei 0 °K extrapoliert werden kann. Dieser Wert bezieht sich auf die eingefrorene Fehlordnung, die Steigung bei tiefen Temperaturen ist auf thermische Schwingungen zurückzuführen und kann als Photon-Phonon-Streuung ausgewertet werden.Teilkristalline Polymere zeigen eine Temperaturabhängigkeit der Dichtefluktuation, die der von amorphen Polymeren ähnlich ist. Bei konstanter Temperatur ändert sich die Dichtefluktuation linear mit der Kristallinität.Naturkautschuk zeigt eine mit der Vernetzungsdichte ansteigende Dichtefluktuation, aus der man Information über die Dichteänderung in der Umgebung eines Netzpunktes und die Statistik der Netzpunktverteilung erhalten kann.

     

Lattice defects in poly(p-phenylene-terephthalamide) fibers

The lattice defects in PPTA fibers were studied by line profile analysis. The results indicate that lattice distortions are produced by local defects, probably chain ends incorporated into the crystalline lattice. The disorder is strongly anisotropic. There are indications for the existence of small domains of higher disorder which do not disappear on annealing.Dedicated to Professor Dr. R. Bonart on the occasion of his 60th birthday.     

Laudatio

Ohne ZusammenfassungHerrn Professor Dr. Richard Bonart zum 60. Geburtstag     

Novel,Organically Doped,Sol–Gel-Derived Materials for Photonics: Multiphasic Nanostructured Composite Monoliths and Optical Fibers

Sol–gel-processed organic–inorganic hybrid materials combine the merits of inorganic glass and organic molecules, and are therefore a class of materials with good potential for photonics. In this review, two approaches which have shown promising results for producing useful materials for photonics are described: (i) a novel way to fabricate organically doped, multiphasic nanostructured composite monoliths and (ii) a method of fabrication of organically doped, sol–gel-derived optical fibers. For each approach, the preparation process is presented, together with selected applications such as multidye solid-state tunable laser, multiphasic optical power limiter, a micron-scale chemical-sensing and biosensing fibers and solid-state dye-doped fiber lasers. © 1997 by John Wiley & Sons Ltd.     

The influence of graphitization on the mechanical properties of carbon fibers

Summary Structure and preferred orientation of a series of carbon fibers with various degrees of graphitization have been studied by X-ray diffraction. The relationship between preferred orientation and Young's modulus differs from that reported for non-graphitic carbon fibers. The difference is explained by an increase of the shear compliance of the structural unit with increasing graphitization which results, for constant preferred orientation, in a decrease of the Young's modulus of the fiber with increasing graphitization.

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Zusammenfassung Struktur und Vorzugsorientierung einer Reihe von Kohlefasern mit verschiedenen Graphitierungsgraden wurden röntgenographisch untersucht. Die Beziehung zwischen Vorzugsorientierung und Elastizitätsmodul ist verschieden von der für nichtgraphitische Kohlefasern beobachteten. Der Unterschied wird durch eine Zunahme der Schernachgiebigkeit der Strukturbausteine mit zunehmender Graphitierung erklärt, die bei konstanter Vorzugsorientierung eine Verminderung des Elastizitätsmoduls der Fasern mit steigender Graphitierung zur Folge hat.

     

Free vibrations of viscoelastic materials with high damping

The theoretical basis for the determination of dynamic moduli of viscoelastic materials using free vibrations is critically reviewed. A new method is proposed which consists in a Fourier analysis of the response of the viscoelastic material to a pulse. This pulse spectrometry should offer a number of advantages, notably an unproved accuracy of the measurements, independence from critical damping conditions and determination of the dynamic moduli within a frequency window in one experiment.