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Die Wirkung von Weichmachern und ihre molekulare Deutung

  • Ernst Jenckel
Part of the Die Physik der Hochpolymeren book series (HP, volume 4)

Zusammenfassung

Viele Hochpolymere sind bei Zimmertemperatur mehr oder weniger hart und spröde. Sie teilen diese Eigenschaft mit wohl allen glasig erstarrten niedermolekularen Stoffen. Die technisch verwendbaren Stoffe dürfen jedoch meistens nicht spröde sein, manchmal wird sogar eine gewisse Geschmeidigkeit verlangt. Zu diesem Zwecke verdünnt man die Hochpolymeren zu etwa 30 bis 40% mit organischen Flüssigkeiten, sogenannten Weichmachern1, deren Wirkung im einzelnen im folgenden besprochen werden soll. Im Prinzip kann jede organische Flüssigkeit als Weichmacher verwandt werden. Dementsprechend werden immer wieder neue Stoffe als Weichmacher empfohlen. Technisch durchgesetzt haben sich aber fast nur hochsiedende Ester, besonders der Phthalsäure und der Phosphorsäure, auch der Adipin- und Sebacinsäure. Gelegentlich werden auch Alkohole, Äther und Ketone verwandt, und für besondere Zwecke hochpolymere Ester, z. B. Polyacrylsäureester. Zahlreiche Weichmacher sind chemisch uneinheitlich und in ihrer Zusammensetzung nicht bekannt; sie kommen nur unter Phantasienamen auf den Markt. Die handelsüblichen Weichmacher sind mit ihren Eigenschaften bei Gnamm besprochen worden.

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Referenzen

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    Vgl. E. Jenckel in Bd. III, § 54.Google Scholar
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    Vgl. auch eine ausführliche Liste solcher Forderungen bei O. Fuchs in K. Winnacker u. E. Weingärtner, Chem. Technologie, München 1954, Bd. II, S. 624; weiter werden diese Fragen in dem schon zitierten Buch von Gnamm u. Sommer eingehend behandelt.Google Scholar
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  35. 21.
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  40. 25.
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  41. 1.
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  42. 2.
    Vgl. dazu auch F. WüüRstlin in Bd. III, § 58.Google Scholar
  43. 3.
    Ausführlichere Angaben über das mechanische Verhalten finden sich z. B. in § 49.Google Scholar
  44. 1.
    Vgl. F. Würstlin: Koll. Z. 120, 84 (1951)CrossRefGoogle Scholar
  45. 1a.
    Vgl. F. Würstlin: Koll. Z. 128, 136 (1952).CrossRefGoogle Scholar
  46. 2.
    Würstlin, F.: Kolloid-Z. 113, 18 (1949).CrossRefGoogle Scholar
  47. 1.
    Siehe z.B. W. Kuhn: Experientia (Basel) 1, 1 (1945); vgl. auch Bd. I, § 31.CrossRefGoogle Scholar
  48. 2.
    Vgl. H. A. Stuart: Kolloid-Z. 134, 152 (1953); ferner Bd. III, S. 678.Google Scholar
  49. 1.
    Bei Materialien aus zwei unverträglichen Polymeren wurden schon zwei Einfriertemperaturen beobachtet; vgl. K.L. Floyd, Brit. Journ. Appl. Phys. 3, 373 (1952); (Volumenmessungen an synthetischen Kautschuken) E. Jenckel u. H. u. Herwig, noch unveröffentlicht (Schwingungsdämpfung und Brechungsindex an Polymethacrylester — Polyvinylacetat und an Gemischen von zwei Styrol-Acrylester-Misch — polymerisaten)ADSCrossRefGoogle Scholar
  50. 1a.
    vgl. auch L. E. Nielsen, J. Am. Chem. Soc. 75, 1535 (1953).CrossRefGoogle Scholar
  51. 1.
    Technische Produkte mit 30 bis 40 Gew. Weichmacher können im Sinne dieser Betrachtung höchstens dann als „weichmacherarm“ angesprochen werden, wenn es sich um Weichmacher nicht allzu verschiedener Einfriertemperaturen handelt.Google Scholar
  52. 2.
    Zhurkow, S. N. u. N. R. Lerman: C. R. Acad. Sci. Ussr 47, 106 (1945).Google Scholar
  53. 3.
    Jenckel, E. u. K. Gorke: Demnächst.Google Scholar
  54. 4.
    Vgl. auch Tabelle IX, 2.Google Scholar
  55. 5.
    Nach W. A. Kargin u. J. M. Malinsky: Ber. Acad. Wiss. UdSSR, NS 73, 967 (1950), führt dagegen die Verwendung von Volumenanteilen zu ein und derselben Kurve bei verschiedenen Weichmachern (an Polystyrol). Dieser Befund ist, wie es scheint, anderweitig noch nicht bestätigt.Google Scholar
  56. 5a.
    Die Messungen von E. Jenckel und R. Heusch: Koll. Z. 130, 89 (1953), ebenfalls an Polystyrol, lassen sich auch mit Volumenbrüchen nicht einheitlich darstellen. 6 Vgl. hierzu auch Bd. III, Kap. XI.CrossRefGoogle Scholar
  57. 7.
    Jenckel, E. u. R. Heusch: Kolloid-Z. 118, 56 (1950).CrossRefGoogle Scholar
  58. 8.
    Würstlin, F. u. H. Klein: Kolloid-Z. 128, 136 (1952)CrossRefGoogle Scholar
  59. 8a.
    Würstlin, F. u. H. Klein: Kunstst. 42, 445 (1952).Google Scholar
  60. 1.
    Jenckel, E. u. R. Heusch: Kolloid-Z. 130, 89 (1953).CrossRefGoogle Scholar
  61. 2.
    Nach dem gleichen Prinzip lassen sich im wesentlichen die Einfriertemperaturen der reinen Stoffe übersehen (vgl. Bd. III, § 60).Google Scholar
  62. 1.
    Lawrence, R. R. u. E. B. Mcintyre: Ind. Engng. Chem. 41, 689 (1949).CrossRefGoogle Scholar
  63. 1a.
    Vgl. auch W. C. Mast u. C. H. Fisher: Ind. Engng. Chem. 41, 703 (1949).CrossRefGoogle Scholar
  64. 1b.
    D. J. Mead, R. L. Tichenor u. R. M. Fuoss: J. Amer. chem. Soc. 64, 283 (1942).CrossRefGoogle Scholar
  65. 1c.
    W. Aiken, T. Alfrey Jr., A. Janssen u. H. Mark: J. Polymer Sci. 2, 178 (1947).ADSCrossRefGoogle Scholar
  66. 2.
    Die Umrechnung von Gewichtsanteilen auf Grundmolenbrüche bringt keine wesentliche Änderung.Google Scholar
  67. 1.
    Feste Weichmacher sind im unterkühlten flüssigen Zustand zu denken.Google Scholar
  68. 1.
    Leilich, K.: Kolloid-Z. 99, 107 (1942).CrossRefGoogle Scholar
  69. 2.
    Wurstlin, F. u. H. Klein: Kolloid-Z. 128, 136 (1952).CrossRefGoogle Scholar
  70. 3.
    Vielleicht zurückzuführen auf die im wesentlichen doppelt logarithmische, nicht einfach logarithmische Abhängigkeit der Viscosität von der Temperatur, vgl. Bd. II, § 47, Bd. III, § 54.Google Scholar
  71. 4.
    Aiken, W., T. Alfrey, A. Janssen u. H. Mark: J. Pol. Sci. 2, 178 (1949).ADSCrossRefGoogle Scholar
  72. 5.
    Jones, H.: J. Soc. chem. Ind. 67, 415 (1948).CrossRefGoogle Scholar
  73. 6.
    Reed, M. C.: Ind. Engng. Chem. 35, 896 (1943).CrossRefGoogle Scholar
  74. 7.
    Neuerdings haben F. Würstlin u. H. Klein, Z. Makromol. Chem. 16, 1 (1955) gezeigt, daß die Weichmacherwirkung bei gleicher grundmolarer Konzentration bei den normalen (unverzweigten) o-Phthalsäuredialkylestern sich streng linear mit dem Logarithmus der Viscosität ändert. Bei den isomeren verzweigten Estern ist die Wirkung größer.CrossRefGoogle Scholar
  75. 1.
    Arrhenius, S.: Z. physik. Chem. 1, 285 (1887).Google Scholar
  76. 1a.
    E. Hatschek: Die Viscosität der Lösungen, Dresden u. Leipzig 1929, S. 131.Google Scholar
  77. 2.
    Jenckel, E. u. G. Rehage: Z. makromol. Chem. 6, 243 (1951).CrossRefGoogle Scholar
  78. 3.
    Stuart, H. A.: Z. Naturforsch. 3a, 196 (1948); vgl. auch Bd. II, §§ 48 u. 50; wir wollen hier η η12, η2 als konzentrationsunabhängig annehmen.ADSGoogle Scholar
  79. 4.
    Jenckel, E.: Z. physik. Chem. A 184, 309 (1939); vgl. auch Bd. II, § 47 und Bd. III, § 54.Google Scholar
  80. 1.
    Siehe S. 581, Fußnote 3.Google Scholar
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  83. 2b.
    Wyk, W. R. Van, u. W. A. Seeder: Physica 7, 45 (1940).ADSCrossRefGoogle Scholar
  84. 3.
    ηE = 1013 abs. Einh., vgl. Bd. III, § 54.Google Scholar
  85. 4.
    Versucht man eine bessere Temperaturabhängigkeit einzuführen, so ist man aus mathematischen Gründen zu scharfen Näherungen gezwungen und erhält dann eine der Gl. (IX, 27) fast gleiche Formel, die die Regel von Zhvrkow wiedergibt. Damit begibt man sich jedoch des Hauptvorteils der Gl. (IX, 14), die der unterschiedlichen Wirksamkeit der Weichmacher gerecht wird. Vgl. E. Jenckel, Kolloid-Z. 120, 10 (1951).Google Scholar
  86. 5.
    Vgl. auch Abb. IX, 5.Google Scholar
  87. 1.
    Jenckel, E. u. R. Heusch: Koll.-Z. 130, 89 (1953).CrossRefGoogle Scholar
  88. 1.
    Flory, P. J.: J. Phys. Chem. 46, 870 (1942).CrossRefGoogle Scholar
  89. 2.
    Gl. (IX, 20) enthält die gleiche Temperaturabhängigkeit wie Gl. (IX, 9): A′ C· = A· 3 √ — 2, 157 (1947). Boyer, R. F. u. R. S. Spencer: J. Pol. Sci.Google Scholar
  90. 1.
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  92. 1a.
    vgl. auch D. Faulkner, Brit. Plast. 23, 183 (1950).Google Scholar
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    Zhurkow verlangt hier gleiches Grundmolverhältnis n 1 n 2 infolge einer anderen Näherung.Google Scholar
  95. 2.
    Aiken, W., T. Alfrey, A. Janssen u. H. Mark: J. Pol. Sci. 2, 178 (1947).ADSCrossRefGoogle Scholar
  96. 3.
    Vgl. dazu Bd. II, Kap. 2.Google Scholar
  97. 4.
    Über eine Ableitung der Zhurkowschen Gleichung aus einer Viscositätsbetrachtung vgl. E. Jenckel. Koll. Z. 120, 170 (1951).Google Scholar
  98. 1.
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  100. 4.
    Boyer, R. F. u. R. S. Spencer: J. Pol. Sci. 2, 157 (1947).ADSCrossRefGoogle Scholar
  101. 1.
    Merkwürdigerweise sollen die Lösungsmittel mit einem χ-Wert größer als 0,4 die Einfriertemperatur wieder stark erniedrigen. Wir möchten jedoch meinen, daß hier überhaupt keine Löslichkeit mehr stattgefunden hat, sondern daß das Material in Form zweier flüssiger Phasen vorliegt. An diesen kann man ohnehin nicht gut von der Einfriertemperatur einer Lösung sprechen (vgl. S. 575 u. 599). Zudem wurde zur Bestimmung der Einfriertemperatur die Methode des „Brittle-Point“ verwandt, die für ein zweiphasiges Gemisch wahrscheinlich überhaupt keine Beziehung zu den Einfriertemperaturen der Phasen mehr hat.Google Scholar
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    Jenckel, E. u. K. Gorke: Z. Naturforsch., demnächst.Google Scholar
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  108. 1.
    Die bei Birnthaler (Fußnote 2, S. 590) mitgeteilte Volumenkontraktion bezieht sich auf das glasige Polymerisat und den flüssigen Weichmacher.Google Scholar
  109. 2.
    Tschammler, H. u. Mitarbeiter: Mh. Chem. 79, 394 (1948)Google Scholar
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    Über eine Abschätzung von Δ knΔβ in anderen Systemen mit Volumenänderungen in der Schmelze (kn ≠ 0) vgl. E. Jenckel u. R. Heusch: S. S. 489, Fußnote 4.Google Scholar
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  116. 3.
    Danach sollten kugelförmige Moleküle überhaupt nicht glasig einfrieren können, was allerdings experimentell nicht nachzuprüfen ist, da diese Stoffe leicht kristallisieren.Google Scholar
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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1956

Authors and Affiliations

  • Ernst Jenckel

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