Phase- and Interfacial Behavior of hyperbranched aqueous polymer solutions

• Applicant: Professorin Dr. Sabine Enders
• Subject Area: Technical Thermodynamics ; Polymer Materials
• Term: from 2010 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 168237187

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

In diesem Projekt konnte erstmalig ein thermodynamisches Model zur Modellierung von Flüssig-Flüssiggleichgewichten (LLE) von ternären Mischungen, bestehend aus einem hyperverzweigten Polymer (Boltorn H20, H30 und H40), Wasser und einem polaren Lösungsmittel entwickelt und experimentell validiert werden. Die grundlegende Idee bestand in der Kombination der Lattice Cluster Theorie (LCT) mit physikalisch fundierten Modellen für die Assoziation. Die Beschreibung der Assoziation gelang mit der Wertheim Theorie oder mit einem Modell, dass die Assoziation als chemische Reaktion betrachtet (extended chemical association lattice theory, E-CALM). Durch die Verwendung der LCT gelang es erstmalig den Einfluss der Architektur des hyperverzweigten Polymers bei der Modellierung der Phasengleichgewichte zu berücksichtigen. Die experimentelle Validierung erfolgte durch die Messung von Trübungskurven, wobei das Polymer vor und nach der Messung mittels Gelpermeationschromatographie charakterisiert wurden. Dabei zeigte sich, dass die Polymere während der Messung thermisch abbauen. Die entwickelten Modelle wurden durch die Einführung von unbesetzten Gitterplätzen und die Berücksichtigung der Polydispersität mit den Methoden der kontinuierlichen Thermodynamik erweitert. Für die Berechnung der Grenzflächeneigenschaften (Grenzflächenspannung, Konzentrationsprofile innerhalb der Grenzschicht, Grenzschichtdicke) wurde das neue Modell mit der Dichtegradiententheorie kombiniert.

Publications

• Liquid-liquid phase equilibria of hyperbranched polymers - experimental study and modelling. Fluid Phase Equilibria 328 (2012) 49-60
  C. Browarzik, D. Browarzik, S. Enders
  
• Phase Behavior of Hyperbranched Polymer in Demixed Solvent. Molecular Physics 110 (2012) 1359-1373
  T. Zeiner, M.J. Puyan, P. Schrader, C. Browarzik, S. Enders
  
• Phase Diagrams for Systems Containing Hyperbranched Polymers. Polymers 4 (2012) 72-115
  S. Enders, K. Langenbach, P. Schrader, T. Zeiner
  
• Calculation of the high pressure phase equilibrium in hyperbranched polymer systems with the Lattice-Cluster Theory. J. Chem. Thermodynamics 59 (2013) 107–113
  K. Langenbach, S. Enders, C. Browarzik, D. Browarzik
  
• Modeling of the branching influence on liquid-liquid equilibrium of binary and ternary polymer solutions by lattice cluster theory. J. Chem. Thermodynamics 62 (2013) 56-63
  D. Browarzik, K. Langenbach, C. Browarzik, S. Enders
  
• Modeling of liquid-liquid equilibrium of polydisperse hyperbranched polymer solutions by lattice cluster theory. J. Chem. Thermodynamics 79 (2014) 124-134
  S. Enders, D. Browarzik
  
• New Formulation of the Lattice Cluster Theory Equation of State for Multi-Component Systems. Fluid Phase Equilibria 362 (2014) 196-212
  K. Langenbach, D. Browarzik, J. Sailer, S. Enders
  
• Cloud point pressure in the system polyethylene + ethylene – impact of branching. Fluid Phase Equilibrium 428 (2016) 38-47
  C. Walowski, K. Langenbach, D. Browarzik, S. Enders
  
• Prediction of the solid-liquid-liquid equilibria of linear and branched semi-crystalline poly-ethylene in solutions of diphenyl ether by Lattice Cluster Theory. Molecular Physics 114 (2016) 2712-2723
  K. Langenbach, M. Fischlschweiger, S. Enders