913 resultados para CRYSTALLIZABLE POLYMERS


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A new isothermal equation of state for polymers in the solid and the liquid is given by P = B(T, 0)/(n - m){[V(T, 0)/V(T, P)]n + 1 - [V(T, 0)/V(T, P)]m + 1} where n = 6.14 and m = 1.16 are general constant's for polymer systems. Comparison of the equation with experimental data is made for six polymers at different temperatures and pressures. The results predict that the equation of state describes the isothermal compression behaviour of polymers in the glass and the melt states, except at the transition temperature.

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Ziel der vorliegenden Dissertation war es, Einblicke in das Kristallisationsverhalten weicher Materie („soft matter“), wie verschiedener Polymere oder Wasser, unter räumlicher Einschränkung („confinement“) zu erlangen. Dabei sollte untersucht werden, wie, weshalb und wann die Kristallisation in nanoporösen Strukturen eintritt. Desweiteren ist Kristallisation weicher Materie in nanoporösen Strukturen nicht nur aus Aspekten der Grundlagenforschung von großem Interesse, sondern es ergeben sich zahlreiche praktische Anwendungen. Durch die gezielte Steuerung der Kristallinität von Polymeren könnten somit Materialien mit verschiendenen mechanischen und optischen Eigenschaften erhalten werden. Desweiteren wurde auch räumlich eingeschränktes Wasser untersucht. Dieses spielt eine wichtige Rolle in der Molekularbiologie, z.B. für das globuläre Protein, und als Wolkenkondensationskeime in der Atmosphärenchemie und Physik. Auch im interstellaren Raum ist eingeschränktes Wasser in Form von Eispartikeln anzutreffen. Die Kristallisation von eingeschränktem Wasser zu verstehen und zu beeinflussen ist letztlich auch für die Haltbarkeit von Baumaterialien wie etwa Zement von großem Interesse.rnUm dies zu untersuchen wird Wasser in der Regel stark abgekühlt und das Kristallisationsverhalten in Abhängigkeit des Volumens untersucht. Dabei wurde beobachtet, dass Mikro- bzw. Nanometer große Volumina erst ab -38 °C bzw. -70 °C kristallisieren. Wasser unterliegt dabei in der Regel dem Prozess der homogenen Nukleation. In der Regel gefriert Wasser aber bei höheren Temperaturen, da durch Verunreinigungen eine vorzeitige, heterogene Nukleation eintritt.rnDie vorliegende Arbeit untersucht die sachdienlichen Phasendiagramme von kristallisierbaren Polymeren und Wasser unter räumlich eingeschränkten Bedingungen. Selbst ausgerichtetes Aluminiumoxid (AAO) mit Porengrößen im Bereich von 25 bis 400 nm wurden als räumliche Einschränkung sowohl für Polymere als auch für Wasser gewählt. Die AAO Nanoporen sind zylindrisch und parallel ausgerichtet. Außerdem besitzen sie eine gleichmäßige Porenlänge und einen gleichmäßigen Durchmesser. Daher eignen sie sich als Modelsystem um Kristallisationsprozesse unter wohldefinierter räumlicher Einschränkung zu untersuchen.rnEs wurden verschiedene halbkristalline Polymere verwendet, darunter Poly(ethylenoxid), Poly(ɛ-Caprolacton) und Diblockcopolymere aus PEO-b-PCL. Der Einfluss der Porengröße auf die Nukleation wurde aus verschiedenen Gesichtspunkten untersucht: (i) Einfluss auf den Nukleationmechanismus (heterogene gegenüber homogener Nukleation), (ii) Kristallorientierung und Kristallinitätsgrad und (iii) Zusammenhang zwischen Kristallisationstemperatur bei homogener Kristallisation und Glasübergangstemperatur.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Kristallisation von Polymeren in Bulk durch heterogene Nukleation induziert wird und das die Kristallisation in kleinen Poren hauptsächlich über homogene Nukleation mit reduzierter und einstellbarer Kristallinität verläuft und eine hohe Kristallorientierung aufweist. Durch die AAOs konnte außerdem die kritische Keimgröße für die Kristallisation der Polymere abgeschätzt werden. Schließlich wurde der Einfluss der Polydispersität, von Oligomeren und anderen Zusatzstoffen auf den Nukleationsmechanismus untersucht.rn4rnDie Nukleation von Eis wurde in den selben AAOs untersucht und ein direkter Zusammenhang zwischen dem Nukleationstyp (heterogen bzw. homogen) und der gebildeten Eisphase konnte beobachtet werden. In größeren Poren verlief die Nukleation heterogen, wohingegen sie in kleineren Poren homogen verlief. Außerdem wurde eine Phasenumwandlung des Eises beobachtet. In den größeren Poren wurde hexagonales Eis nachgewiesen und unter einer Porengröße von 35 nm trat hauptsächlich kubisches Eis auf. Nennenswerter Weise handelte es sich bei dem kubischem Eis nicht um eine metastabile sondern eine stabile Phase. Abschließend wird ein Phasendiagramm für räumlich eingeschränktes Wasser vorgeschlagen. Dieses Phasendiagramm kann für technische Anwendungen von Bedeutung sein, so z.B. für Baumaterial wie Zement. Als weiteres Beispiel könnten AAOs, die die heterogene Nukleation unterdrücken (Porendurchmesser ≤ 35 nm) als Filter für Reinstwasser zum Einsatz kommen.rnNun zur Anfangs gestellten Frage: Wie unterschiedlich sind Wasser und Polymerkristallisation voneinander unter räumlicher Einschränkung? Durch Vergleich der beiden Phasendiagramme kommen wir zu dem Schluss, dass beide nicht fundamental verschieden sind. Dies ist zunächst verwunderlich, da Wasser ein kleines Molekül ist und wesentlich kleiner als die kleinste Porengröße ist. Wasser verfügt allerdings über starke Wasserstoffbrückenbindungen und verhält sich daher wie ein Polymer. Daher auch der Name „Polywasser“.

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Films of piezoelectric PVDF and P(VDF-TrFE) were exposed to vacuum UV (115-300 nm VUV) and -radiation to investigate how these two forms of radiation affect the chemical, morphological, and piezoelectric properties of the polymers. The extent of crosslinking was almost identical in both polymers after -irradiation, but surprisingly, was significantly higher for the TrFE copolymer after VUV-irradiation. Changes in the melting behavior were also more significant in the TrFE copolymer after VUV-irradiation due to both surface and bulk crosslinking, compared with only surface crosslinking for the PVDF films. The piezoelectric properties (measured using d33 piezoelectric coefficients and D-E hysteresis loops) were unchanged in the PVDF homopolymer, while the TrFE copolymer exhibited more narrow D-E loops after exposure to either - or VUV-radiation. The more severe damage to the TrFE copolymer in comparison with the PVDF homopolymer after VUV-irradiation is explained by different energy deposition characteristics. The short wavelength, highly energetic photons are undoubtedly absorbed in the surface layers of both polymers, and we propose that while the longer wavelength components of the VUV-radiation are absorbed by the bulk of the TrFE copolymer causing crosslinking, they are transmitted harmlessly in the PVDF homopolymer.

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Poly(vinylidene fluoride) and copolymers of vinylidene fluoride with hexafluoropropylene, trifluoroethylene and chlorotrifluoroethylene have been exposed to gamma irradiation in vacuum, up to doses of 1MGy under identical conditions, to obtain a ranking of radiation sensitivities. Changes in the tensile properties, crystalline melting points,heats of fusion, gel contents and solvent uptake factors were used as the defining parameters. The initial degree of crystallinity and film processing had the greatest influence on relative radiation damage, although the cross-linked network features were almost identical in their solvent swelling characteristics, regardless of the comonomer composition or content.

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The effects of atomic oxygen (AO) and vacuum UV radiation simulating low Earth orbit conditions on two commercially available piezoelectric polymer films, poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) P(VDF-TrFE), have been studied. Surface erosion and pattern development are significant for both polymers. Erosion yields were determined as 2.8 � 10�24 cm3/atom for PVDF and 2.5 � 10�24 cm3/atom for P(VDF-TrFE). The piezoelectric properties of the residual material of both polymers were largely unchanged after exposure, although a slight shift in the Curie transition of the P(VDF-TrFE) was observed. A lightly cross-linked network was formed in the copolymer presumably because of penetrating vacuum ultraviolet (VUV) radiation, while the homopolymer remained uncross-linked. These differences were attributed to varying degrees of crystallinity and potentially greater absorption, and hence damage, of VUV radiation in P(VDFTrFE) compared with PVDF.

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Smart materials, such as thin-film piezoelectric polymers, are interesting for potential applications on Gossamer spacecraft. This investigation aims to predict the performance and long-term stability of the piezoelectric properties of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and its copolymers under conditions simulating the low-Earthorbit environment. To examine the effects of temperature on the piezoelectric properties of PVDF, poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene), and poly(vinylidenefluoride-cohexafluoropropylene), the d33 piezoelectric coefficients were measured up to 160 8C, and the electric displacement/electric field (D–E) hysteresis loops were measured from �80 to þ110 8C. The room-temperature d33 coefficient of PVDF homopolymer films, annealed at 50, 80, and 125 8C, dropped rapidly within a few days of thermal exposure and then remained unchanged. In contrast, the TrFE copolymer exhibited greater thermal stability than the homopolymer, with d33 remaining almost unchanged up to 125 8C. The HFP copolymer exhibited poor retention of d33 at temperatures above 80 8C. In situ D–E loop measurements from �80 to þ110 8C showed that the remanent polarization of the TrFE copolymer was more stable than that of the PVDF homopolymer. D–E hysteresis loop and d33 results were also compared with the deflection of the PVDF homopolymer and TrFE copolymer bimorphs tested over a wide temperature range.

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Various piezoelectric polymers based on polyvinylidene fluoride (PVDF) are of interest for large aperture space-based telescopes. Dimensional adjustments of adaptive polymer films depend on charge deposition and require a detailed understanding of the piezoelectric material responses which are expected to deteriorate owing to strong vacuum UV, � -, X-ray, energetic particles and atomic oxygen exposure. We have investigated the degradation of PVDF and its copolymers under various stress environments detrimental to reliable operation in space. Initial radiation aging studies have shown complex material changes with lowered Curie temperatures, complex material changes with lowered melting points, morphological transformations and significant crosslinking, but little influence on piezoelectric d33 constants. Complex aging processes have also been observed in accelerated temperature environments inducing annealing phenomena and cyclic stresses. The results suggest that poling and chain orientation are negatively affected by radiation and temperature exposure. A framework for dealing with these complex material qualification issues and overall system survivability predictions in low earth orbit conditions has been established. It allows for improved material selection, feedback for manufacturing and processing, material optimization/stabilization strategies and provides guidance on any alternative materials.

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Piezoelectric polymers based on polyvinylidene flouride (PVDF) are of interest as adaptive materials for large aperture space-based telescopes. In this study, two piezoelectric polymers, PVDF and P(VDF-TrFE), were exposed to conditions simulating the thermal, radiative and atomic oxygen conditions of low Earth orbit. The degradation pathways were governed by a combination of chemical and physical degradation processes with the molecular changes primarily induced via radiative damage, and physical damage from temperature and atomic oxygen exposure, as evident from depoling, loss of orientation and surface erosion. The piezoelectric responsiveness of each polymer was strongly dependent on exposure temperature. Radiation and atomic oxygen exposure caused physical and chemical degradation, which would ultimately cause terminal damage of thin films, but did not adversely affect the piezoelectric properties.

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The effects of simulated low earth orbit conditions on vinylidene-fluoride based thin-film piezoelectrics for use in lightweight, large surface area spacecraft such as telescope mirrors and antennae is presented. The environmental factors considered as having the greatest potential to cause damage are temperature, atomic oxygen and vacuum UV radiation. Using the piezoelectric strain coefficients and bimorph deflection measurements the piezoelectric performance over the temperature range -100 to +150°C was studied. The effects of simultaneous AO/VUV exposure were also examined and films characterized by their piezoelectric, surface, and thermal properties. Two fluorinated piezoelectric polymers, poly(vinylidene fluoride) and poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene), were adversely affected at elevated temperatures due to depoling caused by randomization of the dipole orientation, while AO/VUV contributed little to depoling but did cause significant surface erosion and, in the case of P(VDF-TrFE), bulk crosslinking. These results highlight the importance of materials selection for use in space environments.

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Cell-based therapy is one of the major potential therapeutic strategies for cardiovascular, neuronal and degenerative diseases in recent years. Synthetic biodegradable polymers have been utilized increasingly in pharmaceutical, medical and biomedical engineering. Control of the interaction of living cells and biomaterials surfaces is one of the major goals in the design and development of new polymeric biomaterials in tissue engineering. The aims of this study is to develop a novel bio-mimic polymeric materials which will facilitate the delivery cells, control cell bioactivities and enhance the focal integration of graft cells with host tissues.