Narayan Prasad Adhikari

Interfacial Properties and Phase Behavior of Unsymmetric Polymer Blends

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 28.09.2001

Abstract
Grenzflächeneigenschaften von zwei unverträglichen Polymeren unterschiedlicher Steifigkeiten werden mittels gitterfreies Kugel-Stab-Modell und Monte-Carlo-Techniken untersucht. Die Bestimmung der Grenzflächenspannung erfolgt durch Anwendung des Virialsatzes und aus einer Analyse des Kapillarwellenspektrums. Grenzflächenprofile für Segment- und Kettenorientierung werden im Detail untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß die Grenzflächenspannung mit der Steifigkeit der semiflexiblen Komponente anwächst und mit wachsender Steifigkeit schnell in einen konstanten Wert einmündet. Dieser konstante Wert wird bereits deutlich unterhalb der Steifigkeit erreicht, bei der die semiflexiblen Polymere einen Übergang vom isotropen zum nematischen Zustand erfahren. Im tatsächlich semiflexiblen Bereich ergibt sich bei Berücksichtigung der Effekte endlicher Kettenlänge eine gute Übereinstimmung mit den Mean-Field-Resultaten. Die Ergebnisse zeigen, daß mit zunehmender Steifigkeit der semiflexiblen Komponente abnimmt. Im Rahmen dieser Arbeit werden weiterhin die Grenzflächeneigenschaften der Polymere unter Berücksichtigung der Monomergröße untersucht.

Using a continuous space Rod Bead Model and an off-lattice Monte Carlo technique we investigate interfacial properties between two incompatible polymers of different stiffnesses. The interfacial tension is determined by using virial theorem and analyzing the spectrum of capillary waves. Detailed interfacial profiles for segment and chain densities and orientations are obtained. The simulation results agree with mean field approaches for not too large stiffness disparities and show a marked tendency towards a plateau at higher stiffness disparities where the differences to mean field approaches increase. Further, the results show that decreases with stiffness of the semiflexible components. The interfacial properties of polymers of different monomer sizes also have been studied.

Keywords:
Grenzfläche, Monte-Carlo, Semiflexible Polymere, Phasenverhalten, Monomergröße

Interface, Monte-Carlo, Semiflexible polymers, Phase behavior, Monomer size disparity

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Inhaltsverzeichnis
Contents (i-ii)
1 Introduction (1-5)
2 Phase Behavior and Polymer-Polymer Interface (6-20)
3 System, Model and Technical Details (21-57)
4 Results and Discussions (58-91)
5 Conclusions and Outlook (92-93)
Summery / Zusammenfassung (94-99)
Bibliography (100-104)