Kernresonanzmessungen zur untersuchung der kettenbeweglichkeit in polyäthylen‐einkristallen

• Published in: Die Makromolekulare Chemie 1964-05, Vol.74 (1), p.1-28
• Main Authors: Fischer, Von E. W., Peterlin, A.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0025-116X; 0025-116X
• DOI: 10.1002/macp.1964.020740101

Es wurde die kernmagnetische Resonanzabsorption von Polyäthylen, das bei verschiedenen Temperaturen aus verdünnten Lösungen kristallisiert worden war, gemessen. Insbesondere wurden der Einfluß von protonenfreiem Quellmittel auf den beweglichen Anteil, die Abhängigkeit der Form der Resonanzkurve von der Einfallrichtung des magnetischen Feldes sowie die beim Tempern der Einkristalle auftretenden Änderungen untersucht. Linienbreite und 2. Moment der breiten Komponente hängen in charakteristischer Weise vom Winkel zwischen Feld‐ und Kettenrichtung ab. Die Erscheinungen leönnen qualitativ durch Betrachtung der Wechselwirkung der Protonen in isolierten Methylengruppen gedeutet werden; es gibt keinen Beweis dafür, daß zur Deutung die Protonenpaare in den Faltungsbögen der Ketten herangezogen werden müssen. Beim Quellen bleibt die breite Komponente unverändert, durch Tempern dagegen werden Linienbreite und 2. Moment beträchtlich vergrößert, was auf die Beseitigung von Gitterfehlstellen zurückgeführt wird. Die von den beweglichen Protonen herrührende Komponente kann man näherungsweise als Überlagerung zweier Linien auffassen. Neben einer „Flüssigkeitskomponente”︁ mit einer Linienbreite ∽0,2 Gauß tritt noch eine „Zwischenkomponente”︁ von etwa 3–5 Gauß auf. Es wird gezeigt, daß diese Komponente wahrscheinlich durch Torsionsschwingungen um die Kettenachse, die mit Drehschwingungen um die CC‐Bindungen verknüpft sind, hervorgerufen wird. Der gemessene bewegliche Anteil rührt hauptsächlich von dieser Art von Bewegung her, nur wenige Protonen einer mit Quellmittel gesättigten Probe besitzen eine flüssigkeitsähnliche Beweglichkeit (Linienbreite ∽0,2 Gauß). Aus der Abhängigkeit des beweglichen Anteils von den Kristallisationsbedingungen folgt, daß die beweglichen Einheiten an den zur Kettenrichtung näherungsweise senkrechten Deckflächen der Kristalle sitzen. Es wird vermutet, daß diese Grenzflächen aus fehlgeordneten Bereichen mit stark verspannten Kettenstücken bestehen. Torsionsschwingungen dieser Segmente bei Raumtemperatur werden erst entweder durch Anquellen oder durch Tempern ermöglicht. Polyethylene crystallized from dilute solutions at different temperatures was studied by nuclear magnetic resonance at room temperature. Especially the effects of swelling by tetrachlorethylene, the angular dependence of the shape of the resonance curves, and the effects of annealing were measured. Line width and second moment of the broad component are depending on the angle between