Charakterisierung von Adsorptionsschichten linearer Polyester und Polyäther und ihrer gegenseitigen Wechselwirkung an der Oberfläche von wasserfreiem, pyrogenem TiO₂(Anatas)

Abstract

ZUSAMMENFASSUNG:Die Adsorptionsschichten mehrerer linearer Polyester und Pojyather an der porenlosen Oberflache von wasserfreiem, pyrogenem Ti02 (Anatas) werden durch IR-spektroskopische Haftstellenzahl-und Adsorptionsmengenbestimmungen charakterisiert. Zur vollstiindigen Wasserdesorption ist eine thermische Vorbehandlung notwendig, die eine sehr aktive Oberflache hinterlaDt. An ihr liegen kaum OH-Gruppen, sondern fast ausschlieDlich Titanionen mit unvollstandiger O'--Koordinationssphare als Lewis-Adsorptionszentren vor. Diese binden Carbonylgruppen der Polyester oder Athergruppen der Polyather 3-bis 5-fach starker als OH-Gruppen. Durch die starke Wechselwirkung wird die Einstellung der Adsorptionsgleichgewichte behindert. Kommt beispielsweise die Ti02-OberflPche mit Polymerlosungen hoherer Konzentrationen in Kontakt, dann adsorbieren sehr viele Makromolekule gleichzeitig mit nur wenigen Haftstellen. Erst durch a u k r s t langsame Strukturanderungen in den Adsorptionsschichten werden einzelne Molekeln dann stlrker gebunden, andere desorbiert. An der Ti02-Oberflache bilden sich schlieDlich Adsorptionsschlaufenstrukturen der Polymeren aus. Polyather werden starker gebunden und konnen Polyester von einem Teil der Oberflachenplatze verdrangen. Da an der Ti02-Oberflache im Sonnenlicht storende photochemische Reaktionen ablaufen, konnen reproduzierbare Adsorptionsergebnisse nur beim Experimentieren unter LichtausschluD erhalten werden. SUMMARY:The adsorption layers of several linear polyesters and polyethers on the poreless surface of anhydrous pyrogenic Ti02 (anatase) have been characterized by IR spectroscopic determinations of bound fractions of adsorbable groups and of the adsorbed amounts. The complete removal of water makes necessary a thermal pretreatment which generates a highly active surface. It scarcely has left any hydroxyl groups rather than titanium ions with incomplete 0 2 -coordination spheres which act as Lewis acid adsorption 199 G. R. Joppien sites. Their interactions with carbonyl groups of the polyesters or ether groups of the polyethers are 3-to 5-fold stronger compared with those of OH groups. These strong adsorption forces cause hindrances in the attainment of adsorption equilibria. When a Ti02 surface makes contact with a polymer solution of higher concentration, an excess of macromolecules will be simultaneously adsorbed with only a few contact points. Only by an extremely slow structural change within the adsorption layer the number of contacts of some molecules will gradually increase thus causing the desorption of others. On the TiOz surface adsorption loop structures of the polymers are obtained. Polyethers form stronger bonds with the surface and their presence leads to a detachment of preadsorbed polyesters from most of the surface sites. In daylight photochemical reactions on the T i 0 2 surface can greatly obscure the adsorption results. Reproducible data can only be availed from experiments performed in complete darkness.

Characterization of adsorbed polymers at the charged silica aqueous electrolyte interface

“…The general differences in shape of the two sets of isotherms are typical for polymer compared to oligomer adsorption and consistent with previous findings. 22 Polymers are more readily adsorbed from solutions of extremely low concentrations onto solid surfaces due to their capability of multiple contact-making. Low molecular According to infrared investigations of poly(oxyethylene) adsorption from solution in CC14 onto silica the specific interaction proceeds via hydrogen bond formation from surface hydroxyl groups as donors to ether oxygen atoms as acceptors.…”