Entwicklung und Bau einer Anlage zur Durchführung von statischen Kleinwinkellichtstreuuntersuchungen an Polymerlösungen und -gelen

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Bei der Herstellung von Polymergelen durch radikalische Copolymerisation entstehen Inhomogenitäten im polymeren Netzwerk, bedingt durch den statistischen Einbau von Vernetzermolekülen, was zu unterschiedlich dichten vernetzten Regionen führt. Zusätzliche Netzwerkdefekte wie intramolekulare Schleifen, lose Kettenenden oder nicht bzw. einseitig reagierte Vernetzermoleküle verstärken diese Inhomogenitäten. Statische Lichtstreuung dient zur Charakterisierung dieser übermolekularen Struktur. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Anlage entwickelt, die statische Lichtstreuexperimente an Hydrogelen und Polymerlösungen im Kleinwinkelbereich (<15°) ermöglicht. Dadurch wurden die Voraussetzungen geschaffen, um die Topologie polymerer Netzwerkstrukturen auf einer Längenskala von 10 bis 100 nm zu untersuchen. Der Aufbau erlaubt die Messung der Intensitäten des gestreuten Lichts mittels einer Photomultipliereinheit, die Abbildung der Streulichtsignale auf einer Streuscheibe sowie die rückseitige Bilderfassung über eine hochauflösende CCD-Kamera. Dies ermöglicht die gleichzeitige Aufnahme aller Streureflexe über den gesamten zugänglichen Winkelbereich und somit Online-Untersuchungen des Polymerisationsprozesses. Als Modellsystem für die Polymerisation wurden Hydrogele auf Polyacrylamidbasis, vernetzt mit N,N'-Methylenbisacrylamid (MBA), eingesetzt. Die Kalibrierung der Detektoreinheit und der optischen Systeme erfolgte durch Beugungsexperiment