Neuere Ergebnisse über die glasige Erstarrung von Hochpolymeren

Abstract

Ein Glas ist eine eingefrorene, unterkühlte Flüssigkeit. Wie bei einem Kristall führen die Moleküle im wesentlichen nur Schwingungen um die Gleichgewichtslagen und kaum Platzwechsel aus. Die Ordnung der Moleküle entspricht derjenigen einer Flüssigkeit: es besteht also eine Nahordnung und keine Fernordnung. Der bei der Einfriertemperatur bestehende Ordnungszustand bleibt zu tieferen Temperaturen hin erhalten. Daher verschwindet die Entropie am absoluten Nullpunkt nicht. Die glasige Erstarrung ist keine thermodynamische Umwandlung 2. Ordnung und kann auch nicht mit dem Formalismus einer solchen Umwandlung beschrieben werden. Im Glaszustand hängen die physikalischen Eigenschaften vom Wege ab. Entgegen theoretischen Voraussagen bestehen keine experimentellen Hinweise dafür, daß unterhalb der Einfriertemperatur eine thermodynamische Umwandlung erfolgen muß. Im glasigen Bereich können noch weitere Relaxationsvorgänge stattfinden. Dies wird am Beispiel des Polystyrols gezeigt. Man erhält auf diese Weise Einblick in die molekularen Prozesse, die sich in amorphen Polymeren abspielen. Lösungsmittelmoleküle können in glasigen Polymeren noch weit unterhalb der Einfriertemperatur ihre Beweglichkeit beibehalten. In den sogenannten amorphen Polymeren können sich kleine geordnete Bereiche (Kristallite) befinden, die zu einer dreidimensionalen „physikalischen”︁ Vernetzung der Makromoleküle führen und bei Lösungsmittelaufnahme eine Gelierung bewirken. Zwischen rein amorphen und rein kristallinen Phasen sind bei ein und demselben Stoff je nach Vorgeschichte und Versuchsdurchführung Zwischenzustände erreichbar, die das Gebrauchsverhalten der Substanz bestimmen.