Ellipsometrische und kalorimetrische Untersuchungen zur Charakterisierung von makromolekularen Adsorptionsschichten

Zusammenfassung

Die Adsorption von Polyäthylenglycol und Polyvinylpyrrolidon aus Lösung an festen Oberflächen wurde mit Hilfe der Ellipsometrie und der Kalorimetrie untersucht. Die Abhängigkeiten der an glatten Chromoberflächen erhaltenen ellipsometrischen Dicken und Konzentrationen der adsorbierten Polymerschichten von Zeit, Konzentration und den Lösungsparametern geben Hinweise auf den Adsorptionsvorgang und die Struktur der adsorbierten Schicht. Bei niedriger Lösungskonzentration adsorbieren die Makromoleküle in Schichten geringer Dicke und hoher Konzentration. Mit zunehmender Lössungskonzentration erfolgt eine Umstrukturierung der Adsorptionsschicht. Die Makromoleküle richten sich auf, die Dicke der Schicht wächst und die Konzentration in der Schicht nimmt ab. Im Endzustand bei hoher Lösungskonzentration erreicht das adsorbierte Polymermolekül eine Konformation, die der Knäuelkonformation in der Lösung entspricht.

Diese Vorstellungen werden durch den mit steigender adsorbierter Menge auftretenden Abfall der differentiellen Adsorptionsenthalpien, die kalorimetrisch bei der Adsorption von Polyäthylenglycol an Aerosil gemessen wurden, bestätigt.

Im Gegensatz zu den kalorimetrischen negativen Adsorptionsenthalpiewerten werden aus der Temperaturabhängigkeit der Mengenisothermen nachClausius-Clapeyron isostere positive Enthalpiewerte erhalten.

Wegen der Verletzung der Isosteritätsbedingung durch die mit der Temperatur und der Bedeckung variierende Konformation der adsorbierte Makromoleküle ist die Ermittlung der Adsorptionsenthalpie nachClausius-Clapeyron bei der Polymeradsorption nicht erlaubt.