Thermoreversibele Gelation in Lösungen assoziativer Polymere. 1. Statik

Eine Gleichgewichts-Mittelwertfeldtheorie für die reversible Netzwerkbildung in Lösungen assoziativer Polymere wird präsentiert. Wir untersuchen Polymerlösungen mit vielen assoziierenden Gruppen pro Kette und betrachten die paarweise Assoziation dieser Gruppen. Eine einfache analytische Ausdruck für die freie Energie dieser Systeme wird abgeleitet und gezeigt, dass sie mit dem klassischen Gelationsbild, das von Flory und Stockmayer entwickelt wurde, übereinstimmt. Es wird gezeigt, dass die Assoziation und die Bildung eines reversiblen Netzwerks stets mit einer Neigung zur Phasentrennung einhergeht, die sogar unter marginalen Lösungsmittelbedingungen auftreten kann. Die Mittelwertfeldtheorie wird auch verallgemeinert, um den Effekt lokaler intraketten Schleifen sowie Wechselwirkungen mit ausgeschlossenem Volumen (partielles Anschwellen der Polymerketten) zu berücksichtigen. Es wird gezeigt, dass die Phasentrennung durch die Wechselwirkungen mit ausgeschlossenem Volumen unterdrückt werden kann.