NMR studies of polymer networks under deformation

Abstract

Die DQ NMR Methode wurde verwendet um die Entfernung zwischen den Enden von Polymerketten zu messen. Aus früheren Untersuchungen geht hervor, dass gedehnte Gummiproben durchschnittlich nicht-affines Verhalten zeigen, während isotropisch geschwollene Polymernetzwerke ein affines Verhalten erkennen lassen. In der aktuellen Arbeit wurden DQ NMR Messungen verwendet um die mikroskopische Dehnung zu erforschen. Die zugrunde liegende Hypothese des aktuellen Werkes ist, dass die Polymerketten im gequollenen Zustand ein zunehmend affines Verhalten zeigen konnten. Verschiedene Kombinationen von Schwellung und Dehnung der Proben haben jedoch gezeigt, dass Polymerketten, welche mechanischen Belastungen in einem gequollenen Zustand ausgesetzt sind, genau so wenig gestreckt werden wie im trockenen Zustand. Diese schwache lokale Verformung konnte auf die hohe Inhomogenitat und eine Umstrukturierung der Ketten zurückzuführen sein.

DQ NMR technique was used to measure the end-to-end distance between the cross-links of polymer networks. Previous investigations on uniaxially stretched rubber shows on average a non-affine behaviour, whereas isotropically swollen polymer networks follow an affine expansion in the late stage of swelling. In the current work, DQ NMR measurements were used to investigate microscopic stretching of polymer chains during anisotropic swelling and under different mechanical deformations, both in dry and swollen states. The leading hypothesis for the present work is that the polymer chains of a highly swollen rubber may follow a more affine-like behaviour under deformation. However, various combinations of swelling and stretching show that in swollen state under mechanical strain, the network chains are stretched as weakly as in dry state. This weak local deformation could be attributed to the high inhomogeneity and significant chain reorganization present in the swollen network.