Techniklexikon

polymere Schmelzen

Festkörperphysik, polymere Lösungen in einem besonderen, dem gummielastischen, Zustand, der innerhalb eines bestimmten Temperaturintervalls auftritt.

Während bei Mikromolekülen der Übergang vom glasigen bzw. kristallinen in den flüssigen Zustand abrupt erfolgt, tritt bei Polymeren grosser Kettenlänge ein Temperaturintervall auf, in dem man einen besonders gearteten, flüssigen Zustand beobachtet: den gummielastischen Zustand. In diesem Bereich tritt durch Mikro-Brownsche Bewegung eine Verschiebbarkeit und Konformationsänderung der Kette in kleinen Bereichen auf, während die Makro-Brownsche Bewegung, das makroskopisch erkennbare Fliessen der Gesamtkette, noch nicht möglich ist. Es liegt also eine Flüssigkeit mit fixierter Struktur vor. Die Breite des Temperaturintervalls wird vom Polymerisationsgrad bestimmt (siehe Abb.).

Für die Herstellung von künstlichen Fasern und von Plastik sind die viskoelastischen Eigenschaften (Viskoelastizität) von polymeren Schmelzen von grosser Bedeutung. Polymere erleiden während der Verarbeitung im thermoplastischen oder geschmolzenen Zustand z.T. sehr starke und schnelle Verformungen, die im molekularen Bereich zu einer weitgehenden Parallelorientierung der Kettensegmente führt. Im flüssigen Zustand können sich die Kettenmoleküle nach der Verformung wieder verknäulen, was bei der Verarbeitung dazu führt, dass sich ein Polymerstrang, der das Mundstück einer Spritzdüse verlässt, lateral stark ausdehnt (Normalspannungseffekt), d.h. bis auf das zwei- bis dreifache anschwillt (»swelling«).

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polymere Schmelzen: Zustandsdiagramm von Polymeren wachsender Kettenlänge.