Phononen fn Polymeren unter Berücksichtigung von Strukturdefekten

Zusammenfassung In den Schwingungsspektren teilkristalliner Polymerer findet man Banden, die von Falten, Kinken und anderen Konformationsdefekten herrühren, die also von der physikalischen Struktur abhängen und daher in engem Zusammenhang mit Herstellungsparametern und technologischen Eigenschaften stehen. Eine Zuordnung dieser Banden ist als Hilfsmittel zur StrukturAufklärung wünschenswert. Die klassische Normalkoordinaten-Analyse ist für diese Zwecke unbrauchbar, da nicht die regelmäßig wiederkehrenden Strukturelemente, vielmehr die Strukturdefekte maßgeblich sind. Abgesehen von Modellrechnungen an kleinen Molekülen oder Kontinuumstheorien gibt es zur Zeit nur zwei praktisch erprobte Verfahren auf molekularer Basis: Eine vonZerbi und Mitarbeitern entwickelte rein numerische Methode und eine vom Verfasser und Mitarbeitern entwickelte semianalytische Methode.Die vorliegende Arbeit gibt eine erste Gesamtdarstellung der semianalytischen Methode für beliebige Polymere von atomistischen Grundlagen bis zum Defekt-Zusatzspektrum, wobei einige für praktische Rechnungen wichtige theoretische Beziehungen erstmalig hier veröffentlicht werden. Nach einer Diskussion der Vorteile des semianalytischen Verfahrens wird ein überblick über bisherige Anwendungen dieser Methode auf Polyäthylen (Skelettmodell und Schalenmodell) gegeben.

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Summary In the vibrational spectra of semicrystalline polymers there are extra peaks due to folds, kinks and other conformational defects. They depend on the physical structure in close connection to the parameters of the fabrication process as well as to technological properties. An assignment of these peaks is desirable for structure elucidation. The classical normal coordinate analysis cannot be used because of the irregularity of the defects. Aside from model calculations at small molecules and continuum theories there are essentially two practically working molecular methods: A purely numerical method, developed byZerbi and coworkers, and a semianalytical method, developed by the author and coworkers.This paper is a review of the semianalytical method for arbitrary polymers, starting from atomistic considerations and ending with the defect induced density of states. It contains some hitherto unpublished theoretical relations of importance for practical calculations. The advantages of the semianalytical method are discussed. Recent applications on polyethylene (skeletal model and shell model) are reviewed.

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Mit 2 Abbildungen und 1 Tabelle