Über die Struktur aus der Gasphase kondensierter Schichten aus CH₂-Kettenmolekeln

Zusammenfassung

Im Hochvakuum wurdenn-Paraffine verdampft oder Polyäthylen thermisch abgebaut und die Abbauprodukte verdampft. Die Verdampfungsprodukte wurden aus der Gasphase bei Temperaturen um —170 °C kondensiert und die UR-Absorption der Schichten bei der Kondensationstemperatur und bei höheren Temperaturen bis zu Zimmertemperatur gemessen.

Abbauprodukte von Polyäthylen werden bei einer Temperatur von —170 °C amorph kondensiert;n-C₂₃H₄₈ kondensiert überwiegend amorph. Bei höheren Temperaturen kristallisieren die Schichten. Da die Temperatur beliebig eingestellt oder geändert werden kann, läßt sich durch UR-Messungen die Abhängigkeit des kristallinen Anteils von der Temperatur, sowie der zeitliche Verlauf der isothermen Kristallisation verfolgen. Der kristalline Anteil der Schichten nimmt nach der Kondensation mit steigender Temperatur zu, und zwar (in erster Näherung) schrittweise mit jeder Temperaturerhöhung. Bei tiefen Temperaturen liegen in den Schichten also teilkristalline Zustände vor, wie sie in Hochpolymeren auch bei Zimmertemperatur beobachtet werden.

Eine genaue Analyse der Absorptionsbande bei 725 cm⁻¹ von Schichten ausn-C₂₃H₄₈ während der Kristallisation ergab, daß sich die UR-Spektren teilkristalliner Schichten nicht aus denen rein kristalliner und rein amorpher Substanz zusammensetzen lassen. Es bleibt vielmehr ein beachtlicher nicht aufteilbarer Rest, der Zwischenzuständen zwischen kristallin und amorph zugeordnet wird. Dieser Rest konnte auch bei nicht abgebautem Hochdruck- und Marlex-Polyäthylen nachgewiesen werden.

Bei —170 °C kondensierte Schichten ausn-C₂₄H₅₀ kristallisieren beim Erwärmen zunächst mit einer Elementarzelle, die zwei Ketten enthält (wahrscheinlich orthorhombisch). Erst zwischen —20 und 0 °C tritt eine vollständige Umwandlung in die trikline Elementarzelle mit einer Kette ein.

Summary

n-Paraffins or degradation products of polyethylene were vaporized in high vacuum. The gaseous evaporation products were condensed at about —170 °C. Infrared absorption of these films was studied at the temperature of condensation and up to room temperature.

At the condensation temperature the films from degradation products of polyethylene are amorphous, and the films from n-C₂₃H₄₈ are amorphous to a dominating extent. At higher temperatures crystallization is observed. Since the temperature may be, adjusted to any value or changed as wanted, temperature dependence of the crystalline part as well as isothermal crystallization can be followed by infrared studies. After condensation the crystalline part of the films grows up with increasing temperature. To a first order this increase occurs stepwise with every raise of temperature. At low temperatures the films are in partly crystalline states as are observed with high polymers at room temperature.

By analysis of the 725 cm⁻¹ absorption band of films from n-C₂₃H₄₈ during crystallization we found that infrared spectra of partly crystalline films cannot be composed of the spectra of purely crystalline and purely amorphous materials only. There remains a marked residue, which is ascribed to an intermediate state between crystalline and amorphous. This residue was traced also in the spectra of not degradated high pressure and Marlex-polyethylenes.

Films from n-C24Hso condensed at —170 °C crystallize on warming firstly with a unit cell containing two chains. Probably this unit cell is orthorhombic. Complete transition into a tricline cell with one chain is observed in the temperature region between —20 °C and 0 °C.