Makromolekule, Band 2: Physikalische Strukturen und Eigenschaften, Sechste Auflage

Makromoleküle: Band 2: Physikalische Strukturen und Eigenschaften......Page 5
Inhaltsverzeichnis......Page 24
Motto......Page 7
Vorworte......Page 9
Verzeichnis der Abkürzungen......Page 11
1. Einleitung......Page 37
2.1.1. Einfache Ketten......Page 40
2.1.2 Bezeichnungen einfacher Ketten......Page 42
Lineare Polymere......Page 44
Verzweigte Polymere......Page 45
2.1.4. Konstitutionell höherdimensionale Makromoleküle......Page 46
2.2.1. Grundbegriffe......Page 48
2.2.2 Konfigurationsstatistik......Page 49
2.3.1. Übersicht......Page 51
2.3.2. Molekülmassen, Molekulargewichte und Molmassen......Page 52
2.3.3. Statistische Gewichte......Page 53
2.3.4. Einfache Mittelwerte der Molmassen......Page 55
Zusammengesetzte hydrodynamische Mittelwerte......Page 57
2.3.7. Mittelwerte anderer Eigenschaften......Page 59
2.3.8. Momente......Page 60
2.3.10. Konstitutionelle Uneinheitlichkeit......Page 61
2.3.11. Bestimmung von Molmassen......Page 64
2.4.1. Darstellung von Verteilungsfunktionen......Page 65
2.4.2. Gauss-Verteilung......Page 67
2.4.3. Logarithmische Normalverteilung......Page 69
2.4.5. Schulz-Zimm- und Schulz-Flory-Verteilung......Page 71
2.4.6. Generalisierte Exponentialverteilungen......Page 72
2.4.7. Bestimmung von Molmassenverteilungen......Page 73
Historische Notizen......Page 74
3.1. Grundlagen......Page 76
3.2.1. Definitionen......Page 77
3.2.2. Rotationspotentiale......Page 78
3.2.3. Konstitutionseinflüsse......Page 80
3.3.1. Einleitung......Page 82
3.3.2. Helices......Page 83
3.3.3. Einfluss der Konstitution und Konfiguration......Page 85
3.4.1. Grundlagen......Page 88
Optische Aktivität......Page 89
Optische Rotationsdispersion......Page 90
Poly(α-aminosäure)n und Proteine\n......Page 91
Poly(1-olefin)e......Page 94
Copolymere......Page 95
3.5.1. Phänomene......Page 96
3.5.2. Thermodynamik......Page 97
3.5.3. Kinetik......Page 99
Historische Notizen......Page 100
4.1.1. Einleitung......Page 102
4.1.2. Konformation in Lösungen......Page 103
Partielle Helices in Lösung......Page 104
4.2.1. Einführung......Page 106
Kugeln......Page 107
4.2.3. Stäbchen......Page 109
4.3.1. Konturlängen......Page 111
4.3.2. Trägheitsradien......Page 113
4.3.3. Knäueltypen......Page 115
Irrflug-Kette......Page 116
Segment-Kette......Page 119
Valenzwinkel-Kette mit freier Drehbarkeit......Page 120
Valenzwinkel-Kette mit behinderter Drehbarkeit......Page 121
RIS-Modell......Page 122
Sterischer Faktor (Behinderungsparameter)......Page 125
Charakteristisches Verhältnis......Page 126
Kuhn-Längen......Page 127
4.3.6. Trägheitsradien......Page 128
4.3.7. Knäueldichte......Page 130
4.3.8. Verteilung der Fadenendenabstände......Page 133
4.3.9. Wurmartige Ketten......Page 134
4.4.1. Ausgeschlossene Volumina......Page 137
4.4.2. Aufweitungsfaktoren......Page 138
4.4.3. Helicale wurmartige Ketten......Page 140
4.4.4. Einfluss der Molmasse......Page 142
4.4.5. Einfluss der Polymolekularität......Page 145
4.4.6. Temperaturabhängigkeit der Trägheitsradien......Page 146
4.5. Ringförmige Makromoleküle......Page 147
4.6.1. Einleitung......Page 148
4.6.2. Sternmoleküle......Page 149
4.6.3. Dendrimermoleküle......Page 151
4.6.5. Kamm-Moleküle......Page 152
4.7.2. Fraktale......Page 154
4.7.3. Selbstähnlichkeit......Page 156
4.8.1. Einführung......Page 158
Gittermethoden......Page 159
Gitterfreie Methoden......Page 161
4.8.3. Atomistische Kraftfelder......Page 162
A-4.1. Valenzwinkel-Kette mit freier Drehbarkeit......Page 166
A-4.2. Beziehung zwischen Fadenendenabstand und Trägheitsradius bei Phantom-Ketten......Page 167
A-4.3. Verteilung der Fadenendenabstände......Page 169
Kraftfeld-Bibliographie......Page 170
5.1. Übersicht......Page 174
5.2.1. Grundlagen......Page 175
5.2.2. Copolymere......Page 179
5.2.3. Konzentrationsabhängigkeit......Page 180
5.2.4 Mischlöser......Page 182
5.3.1. Grundlagen......Page 185
5.3.2. Streufunktion......Page 186
5.3.3. Zimm-Diagramm......Page 188
Stäbchen......Page 189
Statistische Knäuel......Page 190
Wurmartige Ketten......Page 192
Sternmoleküle......Page 194
Kammmoleküle......Page 195
5.4.1. Grundlagen......Page 196
Knäuel......Page 199
Verzweigte Polymere......Page 201
5.5. Neutronenkleinwinkelstreuung......Page 202
Historische Notizen......Page 204
6.1.1. Struktur......Page 206
6.1.2. Dichte......Page 208
6.2.1. Mikrokonformationen......Page 210
6.2.2. Makrokonformationen......Page 211
6.3.1. Konzentrationsbereiche......Page 212
6.3.2. Temperaturabhängigkeit der Knäueldimensionen......Page 213
6.3.3. Verschlaufungen......Page 215
6.3.4. Blobs......Page 216
6.3.5. Trägheitsradien von Stemmolekülen......Page 218
Historische Notizen......Page 219
7.1.2. Gitterstrukturen......Page 221
7.1.3. Symmetrie-Eigenschaften......Page 223
7.1.4. Röntgenstrukturanalyse......Page 225
7.1.5. Gitterkonstanten......Page 229
7.1.6. Gitterstrukturen......Page 231
7.1.7. Polymorphie......Page 233
7.1.9. Einheitszellen......Page 234
7.2.1. Fransenmizellen......Page 235
7.2.2. Polymereinkristalle......Page 236
7.3. Kristallisation......Page 242
Homogene Keimbildung......Page 243
Heterogene Keimbildung......Page 244
Kristallisation aus Lösungen......Page 245
Kristallisation aus Schmelzen......Page 247
7.3.2. Kristallisationsgeschwindigkeit......Page 248
7.4. Überstrukturen......Page 251
7.4.1. Sphärolithe......Page 252
7.4.2. Andere Überstrukturen......Page 253
7.4.3. Einfluss der Kristallisationsbedingungen......Page 254
7.5.2. Kristallisierbarkeit und Kristallinität......Page 257
7.5.3. Gitterdefekte......Page 258
7.5.4. Ein- und Zweiphasen-Modelle......Page 259
7.5.5. Röntgenographie......Page 260
7.5.6. Dichte-Messungen......Page 261
7.5.8. Infrarot-Spektroskopie......Page 262
7.6,l. Röntgen-Interferenzen......Page 263
7.6.2. Optische Doppelbrechung......Page 264
7.6.3. Schallfortpflanzung......Page 265
7.6.4. Infrarot-Dichroismus......Page 266
Historische Notizen......Page 267
8.1.1. Klassen von Mesophasen......Page 271
8.1.2 Andere Mesophasen......Page 272
8.2.1. Mesogene......Page 273
8.2.2. Anordnung der Mesogene......Page 275
8.3.1. Übersicht......Page 276
8.3.2. Phasentrennung......Page 278
Flory-Theorie......Page 279
8.3.3. Chemische Potentiale......Page 283
8.3.4. Orientierung der Mesogene......Page 286
8.3.5. Amphotrope Flüssigkristalle......Page 287
8.4. Thermotrope Flüssigkristalle......Page 288
8.4.1. Strukturelle Voraussetzungen......Page 289
8.4.2. Strukturen in Mesophasen......Page 290
8.4.3. Eigenschaften von Mesophasen......Page 291
8.5.2. Thermotrope Domänen......Page 293
8.5.3. Lyotrope Strukturen......Page 298
8.6. Ionomere......Page 300
Historische Notizen......Page 301
9.1.2. Methoden......Page 304
9.1.3. Zusammensetzung......Page 306
9.2.2. Messmethoden......Page 307
9.2.3. Zeiteffekte......Page 309
9.2.4. Oberflächenspannung von Polymerschmelzen......Page 311
9.2.6. Grenzflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten......Page 312
9.2.7. Kritische Oberflächenspannung Festkörper-Flüssigkeit......Page 313
9.3. Spreitung von Polymeren auf Hypophasen......Page 315
9.4.1. Grundlagen......Page 317
9.4.2. Methoden......Page 318
9.4.3. Zeitabhängigkeit......Page 319
9.4.4. Adsorptionsgleichgewichte......Page 320
9.5. Bürsten......Page 321
9.5.2. Blob-Theorie......Page 322
9.5.3. Rheologie......Page 325
Historische Notizen......Page 326
10.1.1. Gestalt und Lösungseigenschaften......Page 328
10.1.2. Thermodynamische Einteilung von Lösungen......Page 329
10.1.3. Löslichkeitsparameter......Page 331
Löslichkeitsparameter von Polymeren......Page 332
Mischungsenthalpie......Page 333
Selbstassoziation von Lösungsmittelmolekülen......Page 335
Vorzugssolvatation......Page 336
10.1.5. Lösegeschwindigkeit......Page 338
10.2.1. Einführung......Page 339
10.2.2. Gittertheorie......Page 340
Wechselwirkungsparameter......Page 341
Mischungsentropie......Page 343
Gibbs-Mischungsenergie......Page 344
Chemische Potentiale......Page 345
Zusammenfassung......Page 346
Lösungen amorpher Polymerer......Page 347
Quasibinäre Systeme......Page 348
Fäll- und Lösefraktionierung......Page 349
Trübungstitration......Page 351
Polymerblends......Page 352
Kritische Mischungstemperaturen......Page 354
Kristalline Polymere......Page 355
10.3.1. Grundlagen......Page 357
Semipermeable Membranen......Page 358
Nichtsemipermeable Membranen......Page 359
10.3.3. Ebullioskopie und Kryoskopie......Page 360
10.3.4. Dampfdruckosmometrie......Page 361
10.4.1. Grundlagen......Page 362
10.4.2. Gittertheorie......Page 364
10.4.4. Einfluss der Molmasse......Page 367
10.4.5. Einfluss der Temperatur......Page 369
10.4.6. Osmotischer Druck mässig konzentrierter Lösungen......Page 370
10.5.2. Offene Selbstassoziation......Page 372
10.5.3. Geschlossene Selbstassoziation......Page 375
10.5.4. Komplexierung kleiner Moleküle......Page 379
10.5.5. Polymer-Polymer-Komplexe......Page 381
10.6.1. Struktur von Polyelektrolytlösungen......Page 384
10.6.2. Themodynamische Aktivität......Page 386
10.6.3 Osmotischer Druck......Page 387
10.6.4. Gibbs-Mischungsenergie und Polyelektrolyt-Dimensionen......Page 389
10.7.1. Übersicht......Page 390
10.7.2. Quellung chemisch vernetzter Gele......Page 391
10.7.3. Quellung elektrisch geladener, chemisch vernetzter Gele......Page 393
10.7.4. Physikalisch vernetzte Gele......Page 394
11.1.1. Einführung......Page 399
Klassisches Verfahren......Page 401
Dynamische Lichtstreuung......Page 402
Ellipsoide......Page 404
Stäbchen......Page 405
Knäuel......Page 406
Kugeln......Page 409
Knäuel......Page 411
11.1.5. Konzentrationsabhängigkeit......Page 412
11.1.6. Mässig konzentrierte Lösungen......Page 413
11.1.7. Strukturierter Fluss......Page 415
11.2.2. Strömungsdoppelbrechung......Page 416
Starre Stäbchen......Page 418
11.3.1. Grundlagen......Page 419
11.3.2. Sedimentationsgeschwindigkeit......Page 420
11.3.3. Konzentrationsabhängigkeit......Page 422
11.3.4. Molmassen......Page 423
11.3.5. Sedimentationsgleichgewicht......Page 425
11.3.6. Sedimentationsgleichgewicht im Dichtegradienten......Page 426
11.4. Kraftfeld-Flussfraktionierung......Page 427
11.5. Elektrophorese......Page 428
12.1.1. Definitionen......Page 431
12.1.2. Experimentelle Methoden......Page 432
12.2.1. Nichtelektrolyte......Page 435
12.2.2. Polyelektrolyte......Page 438
12.3.1. Mittelwerte......Page 441
12.3.3. Kugeln......Page 443
12.3.4. Ellipsoide......Page 444
12.3.5. Stäbchen......Page 446
12.3.6. Ungestörte Knäuel......Page 447
α-werte\n......Page 448
Kv- Werte......Page 449
Hydrodynamische Radien......Page 450
12.3.7. Gestörte Knäuel......Page 452
12.3.8. Verzweigte Polymermoleküle......Page 453
Statistisch verzweigte Polymere......Page 454
Hyperverzweigte Polymere......Page 456
Dendrimere......Page 457
Kammpolymere......Page 458
A 12. Anhang: Flory-Konstanten......Page 459
Historische Notizen......Page 460
13.1.1. Einführung......Page 462
13.1.3. Ordnungen von Zustandsumwandlungen......Page 463
13.1.4. Methoden......Page 466
13.2.1. Thermische Ausdehnung......Page 468
13.2.2. Wärmekapazität......Page 469
13.2.3. Wärmeleitfähigkeit......Page 471
13.2.4. Thermische Relaxationen......Page 472
13.3.1. Grundlagen......Page 474
Definition der Schmelztemperatur......Page 475
Einfluss der Kristallitgrösse......Page 476
13.3.3. Einfluss der Molmasse......Page 478
13.3.4. Einfluss der Konstitution......Page 480
13.4.1. Thermische Zustände......Page 484
13.4.3. Thermodynamische Grössen......Page 486
13.5. Glasübergänge......Page 488
13.5.1. Freies Volumen......Page 489
13.5.2. Molekulare Interpretationen......Page 490
Lineare Ketten......Page 492
Verzweigte Polymere......Page 494
Vernetzte Polymere......Page 496
Ionomere......Page 495
Äussere Weichmachung......Page 497
Innere Weichmachung......Page 499
13.5.5. Statische und dynamische Glastemperaturen......Page 501
13.6. Andere Umwandlungen und Relaxationen......Page 503
14.1. Einleitung......Page 506
14.2.1. Lösungsmittel in konzentrierten Polymerlösungen......Page 507
14.2.2. Polymere in Schmelzen......Page 508
14.2.3. Reptation von Polymerketten......Page 510
14.2.4. Polymerketten in Polymermatrizen......Page 512
14.3.1. Übersicht......Page 514
14.3.2. Permeationskoeffizienten......Page 515
14.3.3. Permeation von Gasen......Page 517
14.3.4. Permeation von Flüssigkeiten......Page 519
14.4.1. Porenmembranen......Page 520
14.4.2. Diffusion durch Poren......Page 521
14.4.3. Grössenausschlusschromatographie......Page 523
Historische Notizen......Page 525
15.1. Typen von Deformationen......Page 527
15.2.1. Typen von Viskositäten......Page 530
15.2.2. Viskosimeter......Page 531
15.3.1. Lineare Polymere in Schmelzen......Page 533
15.3.2. Rouse-Theorie......Page 534
15.3.3. Korrekturen für das Rouse-Gebiet......Page 535
15.3.4. Reptation......Page 537
15.3.5. Nichtlineare Makromoleküle......Page 538
15.4.1. Übersicht......Page 540
15.4.2. Rheometrie......Page 542
15.4.3. Schmelzeelastizität......Page 544
15.5.1 Grundlagen......Page 545
15.5.2. Schmelzen......Page 546
15.5.3. Lösungen......Page 548
Historische Notizen......Page 550
16.1. Einführung......Page 553
Nominelle Zugwerte......Page 555
Wahre Zugwerte......Page 556
16.2.2. Hooke\'sches Gesetz......Page 557
16.2.3. Poisson-Zahl......Page 558
Zugmoduln......Page 561
Biegemoduln......Page 563
Gittermoduln......Page 564
16.2.5 Einteilung von Polymeren......Page 565
16.3 Energie-Elastizität......Page 568
16.3.1. Generalisierte Hooke-Gleichung......Page 569
Spannungen......Page 570
Verformungen......Page 571
16.3.3. Steifheitskonstanten und Nachgiebigkeitskonstanten......Page 572
Orthotrope Körper......Page 573
Orientierte Körper......Page 574
Isotrope Körper......Page 576
16.3.4. Theoretische Moduln......Page 577
Mischungsregeln......Page 580
Takayanagi-Modelle......Page 582
Einfluss der Verarbeitung......Page 583
16.4.1. Phäomene......Page 585
16.4.2. Entropie-Elastizität einzelner Moleküle......Page 587
16.4.3. Chemische Thermodynamik......Page 588
16.4.4. Statische Thermodynamik......Page 591
16.4.5 Modelle......Page 592
16.4.6 Uniaxiale Dehnung......Page 595
16.4.8. Dehnung realer Netzwerke......Page 597
16.4.9. Scheren von Netzwerken......Page 599
Historische Notizen......Page 601
17.1.2. Definitionen......Page 604
17.2.1. Considère-Diagramm......Page 607
17.2.2. Molekulare Ursachen für Fliessgrenzen......Page 608
17.2.3. Streckgrenze und Teleskopeffekt......Page 611
17.2.4. Fliesskriterien......Page 612
17.3.1. Crazes und Scherbänder......Page 614
17.3.2. Einfluss der Verhakungsdichte......Page 615
17.3.3. Anteile von Crazes und Scherbändern......Page 616
17.3.4. Grosse Dehnungen......Page 617
17.3.5. Nachgeben als Fliessprozess......Page 619
17.4.1. 2-Parameter-Modelle......Page 621
17.4.2. Spannungsrelaxation......Page 623
17.4.3. Kriechversuch......Page 625
17.4.4. 3- und 4-Parameter-Modelle......Page 626
17.4.5. Boltzmannsches Superpositionsprinzip......Page 629
17.5.1. Erzwungene Schwingungen......Page 631
17.5.2. Freie Schwingungen......Page 633
17.5.3. Komplexe Moduln......Page 634
17.5.4. Dynamische Moduln fester Polymerer......Page 637
17.5.5. Scherspeichermoduln von Schmelzen......Page 638
17.5.6. Scherspeichermoduln von Lösungen......Page 642
A.17. Anhang: Alternierende Deformationen......Page 644
Historische Notizen......Page 645
18.1.1. Definitionen......Page 647
18.1.2. Einfluss der Molmasse......Page 648
18.2.1. Einführung......Page 650
18.2.2. Bruch spröder Polymerer......Page 651
18.2.3. Brucheinleitung......Page 654
18.2.4. Bruchfortpflanzung......Page 656
18.2.5. Theoretische Zugfestigkeiten......Page 658
18.3.1. Einleitung......Page 660
18.3.2. Kritische Spannungsintensitätsfaktoren......Page 661
18.3.3. Bruchzähigkeit......Page 663
18.3.4. Bruch duktiler Polymerer......Page 664
18.3.5. Schlagzähigkeit......Page 665
Historische Notizen......Page 668
Tab. 19-1 Physikalische Grundgrössen und SI-Einheiten......Page 670
Tab. 19-2 Abgeleitete SI-Einheiten und IUPAC-Symbole......Page 671
Tab. 19-3 Neben oder mit SI-Einheiten verwendete ältere Einheiten......Page 672
Tab. 19-5 Vorsätze für binäre Systeme (Computerindustrie)......Page 673
Tab. 19-8 Fundamentale Konstanten......Page 674
Tab. 19-9 Umrechnungen von veralteten Einheiten......Page 675
19.2. Verhältnisse physikalischer Grössen......Page 679
19.3. Konzentrationen......Page 680
19.4. Abkürzungen für Kunststoffe, Fasern, Elastomere usw......Page 681
Sachregister......Page 682
Englische Fachausdrücke......Page 704