Acts Polymerica 33 (1982) Hef t 1

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SCHULZ: 1.iitcrsuchung zum Abbauvcrhalten dunner PA-6-Sphlrolithfilme in einer HI7-Entladung

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Tahelle 1. Sitlfonntgehall von 1'. 1 AY-Gelfansem

Probe sorbierte AMenge

Kationtensid inol/g Faser

Gehalt an Sulfonat (bcz. auf Fasermasse)

bercchnct aus bcstimmt h i m sorbicrter Mengc Hersteller

76 I %

VI

VII I IX x

VII 4i57.10-5 4,59 . 10-5 5,38 .10-5 6 , ~ . 10-5 6 , ~ . l o - 5

i , m . 10-5 2,36 . lo-5 3.05 .lo-5 3:32 .lo-5

IV V I 3.07.10-5

0,27 0,34 0,44 0,48 0,44 0,66 0,66 0,78 0,93 1 , O l

0,26 0,39 0,41 0,45 0,50 0,62 0,66 0,81 0,92 1,15

gehalt der PAN-Fasern abhangt. Unter der Annahme, tlaD zwischen der anionischen Sulfonatgruppe und dcrn kationakti- ven Tensid eine elektrostatische Rindung ausgebildet wird und da8 im Gleichgewichtszustand (d. 11. nach 60 tnin bei 90°C) alle sauren Gruppen abgesattigt sind, wurde der Sulfonatgehalt ciner Reihe von PAN-Modellfasern des VEB Chemiefaser- werk , ,Friedrich Engels" Premnitz nach Gleichung (3) berech- net. Wie Tabelle 1 ausweist, stimmt dieser berechnete Wcrf sehr gut mit dem vom Hersteller angegebenen Sulfonatgehalt

MsO; - Molmasse des verwendeten Sulfonats.

Es crscheint also berechtigt, die Sorption von Kationlcn- siden als Methode zur Bestimniung des Sulfonatgelialts bzw. des Gelialts an sauren Gruppen in PAN-Copolymeren zu ver- wenden. Gegenuhcr den andrrcn Methodcn sind als Vorleilc

zit I I P I I I I C I I , daW licine aufwcndige Pt,obcnv(lrt)ercitung niitig ist, t l d d clic Methotlc lcicht dorchfiihrl)ar untl daB die Bcrcch- iiung cinfach ist. Nachteilig ist, dai3 die Bestimmung bei ge- trocknetcn Fasern vcrsagt, (la bci diesen die Faserstruktur so verdichtet ist, daS unler den angegebenen Bedingungen das Teiisid nicht in das Faserinnere diffundiert, die sorbierte Mengc also wesentlich geringer ist als theoretisch erreichbare Werte: Fascr X aus Tabelle 1 sorbiert nach 3 h Trocknung bei 110°C nur 0,30 . mol/g, das sind ca. 5% des Wertes der Gelfaser.

4. Zusamrnenfassung

Es wird einc Mcthode zur quantitativcn Bestirnmung des Gehalts an sauren Gruppen in PAN-Copolymer-Gelfasern vor- geschlagen, die auf der Bestimmung der irn Gleichgewicht bei erhohter Ternperatur (7' > Ts) sorbierten Mcnge an Kation- tensid basiert.

Litercrtur [l] NESTLER, H., SCHNEEGASS, H., und MAI, J.: Fascrforsch.

und Textiltcclmik 20 119691 539-548. [2] NESTLER, H., MAI, J.,'uiid ~ T E P P U T A T , V.: dcta Polymcrica

31 (1980) 267-271. [3] REID, V.'W., LONGMAN, C. F., ~ i n d HEINERTH, E.: Tensidc 4

rC1 Titrationsvorschrifl dcs analvtischen Labors im VEB Fett- (1967) 292-304.

chemie Karl-Marx-Stadt. [5] JACOBASCR, H.-.J., CROSSE, I., THIEL, B., SCHMIDT, B., und

SCHWERTFEOER, J . : Textiltechn'lc 11982) in Vorbcrritung.

I. GROSSE Akademie der Wissenschaften der DDR, Institut fur Teclinologie der Fasern, DDR-8012 Drcsdcn

Untersuchung zum Abbauverhalten dunner PA-6.Spharolithfilme in einer HF-Entladung

Kcnntnisse zum Ordnungs- und Umordnungsverhalten in Festkorpern, die wesentlich zum Vcrstlndnis voii cleren St,ru!i- I iir-Eigciiscltaftsbeziehungen beitragen, konncn auch init, Hillc morpliologischer Untersuchungcn gcwonncxn wcrdcii. Espwi- incntc zuni Abbauvcrhalten von Polymercii crmiiglicht~ii d \ ~ ~ s - sagcn iibcr die morphologische Struktur sowir den i \ u f f ) ~ u von gcortlncten Probenbcreiclicti. Dabci sind E':i\I-Untrrsiicliu~~- gen an durchstrahlbaren Polymerdiinnfilmcn vorteilhaft, wcil hicrmit die Struktur direkt sichtbar gernacht werden kann. Allerdings tragen derartigc Experimente nur Modelleharakter, und cine Ubertragung der an solclien Systemen gewonnencn Ergcljriisse kann cl)enfalls nur unter gcwissen Einschrankurigrn crfolgen.

Fiir unsere Untersuchungen verwendeten wir nus A4meisen- s5urelosungen gezogenc Polyamid-6-Spharolithfilnic. Diesc Diinnfilme wurden in einer IIoclifrcquenzglimtneiitladung unterschiedliche Zeiten behandelt, mit dcr cin Abbauvorgang sowohl durch pliysikalische (Abtragung durcli l'artikelbeschul3) als auch durch chemische Reaktionsvorglnge (z. B. Abbau der Materialien durch Oxidation) initiiert wird und cine selektive Materialabtragung dcr Oberflache der Proben beziiglich amorplr- kristalliner sowie aus unterschiedlichen Polynicrrn aufgebauter Probenbereiche ermoglicht wird [ l , 21.

Geringe durch Abtragungsvorgange bewirkte Strukturicruil- gen der Spharolithfilme sind schon nach einer kurzcn 141;- Rehandlungszeit (5 min) im EM-Bild (Bild 1) nachweisbar. Bei langerer HF-Atzung ist eiue Zerlegung der Sphirolith- struktur zu beobachten (13ild 2) ; lange Atzzeiten bewirken einc komplette Zerstorung eiuer gut ausgrlrildeten spharolithischen Dunnfilmstruktur (Bilder 3 und 4).

Hi111 1. Pol~~tnid-fi-l)iinnfilm, 5 rnin in einer HF-Entladung 1)ehandclt

SCHULZ: Untersuchung zum Abbauverhalten dunner PA-6-Spharolithfilme in einer HF-Entladung

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Makromolekiile, Oligoniere und andere Fremdstoffc angelagert haben, die gegeniiber den Molekiilen im Spharolith durch ge- ringe Bindungskrafte zusammengelagert sind. Bei langerer HF-Behandlung beginnt der Abbau der einzelnen Spharolith- teile, wobei eine Abtragung entsprechend der GroDe der zwi- sclienmolekularen Krafte an ungeordneten Spharolithbereichen, wie Fibrillenverzweigungspunkten, einsetzt und diese abgebaut werden. Im EM-Bild sind in diesem Falle zerstorte Spharolith- fibrillen nachweisbar ; die verbliebenen Fibrillenbereiche stellcn gut geordnete Splriirolithanteile dar (z. B. Linien von Punkten, Bild 2). Durch lange Atzzeiten wird der Spharolithfilm voll- standig zerstort (Bilder 3 und 4). Eine Differenzierung einzelner spezieller Filmbereiche ist nicht mehr moglich. Bezuglich der Darstellung der Festkorperstruktur erhalt man dann sogenannte uberatzte Strukturen, die die reale morphologische Struktur des Festkorpers verfalschen [3].

Die Untcrsuchungen untermauern morphologisch die von ROST u. a. 141 an PTFE mittels Ioncnatzung erhaltenen Ergeb- nisse, wonach durch eine Abtragung mittels geladener Teilchen amorphe, ungeordnete Bereiche bevorzugt abgebaut werden.

Literatur

[I] CALYCH, A. E.: Vortrag auf der Fruhjahrsschule ,,Elektro- nenmikroskopie und Elektronenbeugung amorpher und teilkristalliner Objekte", Halle/Saale, 29. 3.-2. 4. 1981.

[2] SCHULZ, E. : Vortrag auf der Friihjahrsschule ,,Elektronen- mikroskopie und Elektronenbeugung amorpher und teil- kristalliner Objekte", Halle/Saale, 29. 3.-2. 4. 1981.

131 SCHULZ, E., und PELZBAUER, Z.: Faserforsch. u. Textil- technik/Z. Polymerforsch. 26 (1975) 592-598.

[4] ROST, A., ERLER, H. J., GIEGENGACK, H., FIEDLER, O., und WEISSMANTEL, CH. : Thin solid films 20 (1974) 14-19.

Bild 3. Polyamid-6-Dunnfilm, 30 min in einer HF-Entladung behandelt

Eine Erklarune dieses Abbauverhaltens von PA-6-Dunn- u

filmen in einer HF-Glimnientladung (Reaktionsgas Luft bzw. Stickstoff) kann nur im Zusarnmenhang mit dem Wachstums- verhalten polymerer Dunnfilme gegeben werden. Die bei kunen Atzzeiten zu beobaclitende Strukturierung der spharolithischen Aggregate wird durch das Herausatzen von zwischenfibrillaren Spharolithbereichen bewirkt, in denen sich durch Segregations- erscheinungen wahrend des Kristallwachstums ungeordnete

E. SCHULZ Akademie der Wissenschaften der DDR, Institut fur Polymerenchemie, DDR-1530 Teltow

Eingegangen am 27. dpril1981