Untersuchung der Ordnung und Diffusion von Polymerdispersionen bei ihrer Verfilmung

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die, für industrielle Applikationen sehr wichtige, Trocknung und Verfilmung von Latexdispersionen untersucht. Unter der Verfilmung wird in diesem Zusammenhang allgemein der Übergang einer Polymerdispersion in einen transparenten, mechanisch stabilen Polymerfilm während ihrer Trocknung verstanden. Für die Untersuchungen wurden schwerpunktmäßig Streumethoden verwendet. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß die Streuung eine besonders geeignete Methode zur Untersuchung der Verfilmung ist, die in Abhängigkeit des beobachteten Streuvektorbereichs, der verwendeten Strahlung, der Probenpräparation und des resultierenden Kontrasts eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen über die Verfilmung in ihren verschiedenen Phasen liefert. Von besonderem Interesse war es, den prinzipiellen Verlauf der Verfilmung bei den heterogen trocknenden Reinacrylatlatices zu untersuchen. Dazu wurde mit Hilfe der Röntgenultrakleinwinkelstreuung gezielt der Zustand der Partikel in den einzelnen Phasen der heterogen trocknenden Proben beobachtet. Mit Hilfe der Neutronenkleinwinkelstreuung konnte das Verhalten des Emulgators während der Verfilmung und dessen Verteilung im resultierenden Film genauer untersucht werden. Die Röntgenkleinwinkelstreuung erlaubte eine eingehende Untersuchung der Kristallisation des Emulgators im trockenen Film. Geeignete Kontrastierung durch gezielte Deuterierung ermöglichte die Untersuchung des Comonomereinflusses auf die Interdiffusion von Latexpartikeln mit Neutronenkleinwinkelstreuung. Aus den Meßergebnissen wurde ein Modell zur heterogenen Trocknung von Latexdispersionen entwickelt, das den Ablauf der Verfilmung in einem konsistenten Bild zusammenfaßt.

Thin polymer films are commonly made by spreading a polymer dispersion on a substrate evaporating the solvent. During film formation the polymer dispersion turns from a liquid to a solid film with mechanical strength. This process has been investigated in this work using scattering methods. These methods are well suited for the investigation of film formation. Depending on q-range, contrast, typ of radiation and sample preparation different informations of the film formation can be obtained.Of special interest were the different stages in the course of heterogeneous drying. Therefore a new preparation method was developed which has permited the observation of single particles in every stage of film formation with ultra small-angle x-ray scattering. In the second part of this work the behaviour of the emulsifier during film formation and the distribution in the resulting film has been investigated using small-angle neutron-scattering. Furthermore the cristalisation of emulsifier in dry film has been investigated. The deuteration of latex particles has enabled the observation of interdiffusion of latex particles. It has been shown that a comonomer can influence this process and therefore the mechanical strength of the resulting film in a wide range. A modell of film formation has been developed.