Zur Lichtstreuung an Polymerdispersionen. Teil 1. Theoretische Untersuchungen zur Auswertung von Streulichtkurven nach der Rayleigh‐Debye‐Näherung und Mie‐Theorie

Abstract

Unter Voraussetzung einer monomodalen zweiparametrigen Verteilungsfunktion wurden Streulich tliurven in Abhangigkeit von TeilchengroBe und Polydispersitat berechnet. Der Gulligkeitsbereich der Rayleigh-Debye-Naherung wurde quantitativ untersucht und ein Korrekturverfahren zur Umrechnung dcr nach Rayleigh-Debye ermittelten Parameter in die richtigen, der Mie-Theorie entsprechenden Werte entwiclielt. 0 csemopaccemuu noaucwepmlwu ducnepcuzcwu. Yacmb I . Teopemuuecme uccfie8oearma R cmau c otjpa6om~oii ~p u s~~x csemopaccezwm no n p u 6 a u N e ? w o Pane~-Aetja.z u meopuu M u Light scattering in polymer dispersions. Part 1. Theoretical irwestigations for the interpretatiorr of tight scattering cicrves o n the base of Rayleigh-Debye approximation and M i e theory Assuming a rnonomodal distribution function, which is defined by two parameters, the scattering curves depending on the particle size and polydispersity were calculated. Tbe range of validity of the Rayleigh-Debye approxima tion was investigated quantitatively. A new method for converting the parameters, obtained by Rayleigh-Debye to the correct values provided by the Mie theory was developed.In den letzten Jahren wurden in zunehniendem MaBe Arbeiten iiber die Lichtstreuung an Polymerdispersionen publiziert. Die Hauptaspekte dieser Arbeiten sind jedoch die Verwendung von Polyinerdispersionen als ,Modellsubstanzen fiir moglichst monodisperse Systenie kugelforniiger Teilchen und der Vergleich der experimentellen Streukurven mit den theoretischen Bereclinungen auf der Basis der MIE-Theorie (s. z. B. t1-51). Eine ausfuhrliche Darstellurig der MIE-Theorie in nioderner matheniatischer Formulierung wird in der Monographie von KERKER [6J gegeben. Umfangreiche Berechnungen der Streuin tensitaten und Polarisationsverhaltnisse, insbesondere fur die in der Winkelabliangigkeit der Streukurven auftre tenden Extrenia, \vurden von WALLACE und KRATOHVIL [7-91 fur schwach polj-disperse Systeme durchgefuhrt.Technisclre Idatices besitzen im allgemeinen eine wesentlich hiihere Polydispersitiit, so daD die in der Literatur arigegebenen Verfahren z u r TeilchengroMenbestinimung, die auf einer Auswerlung der Extrerna in den Streukurven basieren, nicht mehr anwendbar sind. Die Zielstellung dieser Arbeit besteht deshalb in der Ausarbeitung eines Verfahrens, das es ermoglicht, bei grol3en Polydispersitaten und auch fur Teilchenradien uber 0,s pni mit holier Genauigkeit Aussagen uber die Teilcliengrol3e und die Polydispersitiit, der untersuchten Systenie zu erhalten. Eine eindeutige 1nterpret.ation der Streulichtkurven ist ohne Vorkenntnis des T>-ps der Verteilungsfunktion nicht rnoglich. In vieleii Fallen lassen sich jedoch die Verteilungskurven der TeilcliengroDe von Polymerdispersionen g u t durcli zweiparametzige, monomodale Punktionen approximieren. Unter dieser Voraussetzung bietet die Lichtstreuung die Moglichkeit, die beiden Verteilungsparameter im Rahmen der RAYLEIGH-DEBYE-Naheriing auf analytischem Weg zu bestirrimen.Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, zu untersuchen, wie li...