Kresse, Ingo

Gastransporteigenschaften flüssigkristalliner Seitengruppenpolymere

Gas Transport Properties of Side Group Liquid Crystalline Polymers

Thesis

Filetyp: PDF (.pdf)
Size: 1972 Kb

Schlüsselwörter:

Flüssigkristalline Polymere, Membran, Gaspermeation, Sorption, Diffusion

Liquid Crystalline Polymers, Membrane, Gas Permeation, Sorption, Diffusion

Sachgruppe der DNB
30 Chemie


Doctoral Dissertation accepted by: Technical University of Berlin , Department of Chemistry, 2000-03-31

Abstract

Die Gastransporteigenschaften von ausgewählten flüssigkristallinen (lc) Seitengruppenpolymeren (SGLCP) auf der Basis von Polymethacrylat wurden mit Hilfe von Sorptions- und Permeationsmessungen für die Gase CO2 und O2 bei unterschiedlichem Druck (1 - 40bar) im Temperaturbereich von 16 bis 120°C bestimmt. Die Eigenschaften der SGLCP wurden unter Anwendung thermischer, polarisationsmikroskopischer und röntgenographischer Untersuchungen charakterisiert. Dilatometrisch wurde das spezifische Polymervolumen als Funktion der Temperatur gemessen und die Temperaturabhängigkeit des freien Volumens berechnet. Aus den experimentellen Befunden wurden Zusammenhänge zwischen der chemischen Struktur und den Gastransporteigenschaften hergeleitet. Die Meßergebnisse zeigen den Einfluß der Kinetik der Gleichgewichtseinstellung und der thermischen Vorgeschichte der Probe im Verlauf ihrer Herstellung auf die Gastransporteigenschaften. Die Temperaturabhängigkeit der Gastransporteigenschaften der Polymere bei konstantem Gasdruck kann erst dann untersucht werden, wenn sie in der isotropen Phase getempert worden sind. Es wurde festgestellt, daß die Gaslöslichkeit von CO2 und O2 in lc Seitengruppenpolymeren mit zunehmender Temperatur sinkt und die Diffusions- und Permeabilitätskoeffizienten größer werden. Dieses Verhalten wird von der Polymerhauptkette der lc Polymere bestimmt, da für nichtflüssigkristalline Polymere ähnliche Eigenschaften festgestellt werden. Im Bereich der Umwandlungstemperaturen der SGLCP werden sprunghafte Anstiege der Löslichkeit und des Diffusionskoeffizienten beobachtet. Hier werden die entscheidenden konformationsabhängigen Eigenschaftsänderungen von den Umordnungen der mesogenen Seitengruppen und den mit den Phasenumwandlungen verbundenen Änderungen des freien Volumens bestimmt. Aus der Messung der Temperaturabhängigkeit der Gaslöslichkeit bei unterschiedlichem Druck folgt, daß sich der Übergang von der smektischen in die nematische Phase mit steigendem Gasdruck zu niedrigeren Temperaturen verschiebt. Das im Polymer gelöste Gas leistet einen Beitrag zur Erhöhung der Beweglichkeit der mesogenen Seitengruppen. Die Verschiebung ist bei niedrigen Drucken groß und bei hohen Drucken klein. Dies kann durch eine von der Bulkphase abweichende Oberflächenordnung erklärt werden. Die Gasselektivität, ein Maß für die Trennleistung einer Membran, ist in lc Seitengruppenpolymeren eine Funktion der Temperatur und des Phasenzustandes. Durch Variation dieser Parameter können verschiedene Verhältnisse von Gasselektivität zu Permeabilität eingestellt werden.

Betreuer Springer, Jürgen; Prof. Dr.
Gutachter Springer, Jürgen; Prof. Dr.
Gutachter Hinrichsen, Georg; Prof. Dr.

Upload: 2000-07-28
URL of Theses: http://edocs.tu-berlin.de/diss/2000/kresse_ingo.pdf

Technical University of Berlin, Library (Dissertation Office)
Strasse des 17. Juni 135, 10623 Berlin, Germany