Rameshwar Adhikari

Correlations Between Molecular Architecture, Morphology and Deformation Behaviour of Styrene/Butadiene Block Copolymers and Blends

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur (Dr.-Ing.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 30.11.2001

Abstract
Die Morphologie und das Deformationsverhalten von Styrol/Butadien-Blockcopolymeren mit unterschiedlicher molekularer Architektur wurden untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die molekulare Architektur der unsymmetrischen Styrol/Butadien-Blockcopolymere einen starken Einfluss auf das Phasenverhalten, die Morphologieausbildung und damit die mechanischen Eigenschaften ausübt. Daraus folgend eröffnet sich über die Modifikation der Architektur ein neuer Weg zur Herstellung von Blockcopolymeren mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften.
Weiterhin wurde der Einfluss der Morphologie auf die mikromechanischen Deformationsmechanismen und das makroskopische mechanische Verhalten von Blockcopolymer/Homopolystyrol-Blends und Blends aus unterschiedlichen Blockcopolymeren untersucht. Eine besondere Bedeutung besitzt hierbei der Mechanismus des Dünnschichtfließens (Thin-Layer-Yielding), der als alternativer zähigkeitssteigernder Mechanismus in spröden Polymeren auftritt. Binäre nanophasenseparierte Blockcopolymer-Blends ermöglichen es, optisch transparente, thermoplastisch verarbeitbare und hochschlagzähe Polymerwerkstoffe herzustellen.

The morphology and the deformation behaviour of styrene/butadiene block copolymers with different molecular architectures were investigated. Molecular architecture of the asymmetric styrene/butadiene block copolymers was found to exercise a dramatic influence on their phase behaviour, morphology formation and mechanical properties. Hence, architectural modification may provide a novel route to develop block copolymers with tailored mechanical properties.
Furthermore, impact of morphology on micromechanical and mechanical behaviour of the block copolymer/homopolystyrene blends and binary block copolymer blends were investigated. In particular, ‘thin layer yielding’ mechanism observed in lamellar block copolymers having modified architecture may be used as an alternative toughening mechanism in brittle polymers. The results demonstrate that binary block copolymer blends may offer an unique possibility of producing toughened, transparent and thermoplastically processable materials on the basis of nanophase separated structures.

Keywords:
Blockcopolymere, Molekulare Architektur, Morphologie, Zähigkeit, Mikromechanik, Elektronenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie

Block copolymers, Molecular Architecture, Morphology, Toughness, Micromechanics Electron Microscopy, Scanning Force Microscopy

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Inhaltsverzeichnis
Contents, Abbreviations and Symbols (i-v)
1. Introduction (1-3)
2. Structure-Property-Correlations of Block Copolymers (4-38)
3. Experimental Part (39-46)
4. Structure-Property Correlations in Different Block Copolymer Architectures (47-83)
5. Structure-Property Correlations in Block Copolymer/Ps Blends (84-109)
6. Structure-Property Correlations in Binary Block Copolymer Blends (110-129)
7. Summary and Perspectives (130-133)
8. Zusammenfassung und Perspektive (134-138)
9. References (139-149)
Appendices (150-152)