Chain dynamics in complex polymer architectures probed by rheology and NMR

Abstract

Characterizing polymer systems with complex architecture poses a significant challenge in the polymer industry. Current methods often rely on the use of hazardous solvents at high temperatures, rendering them expensive and unsafe. Consequently, there is a clear demand for an alternative and efficient method. The central concept of this research is to integrate rheology and NMR techniques to precisely map out the chain dynamics in complex polymer structures. In the case of polyolefins, the primary research focus, this combined method becomes even more crucial due to the limited frequency or time range probed by crystallization. In this study, NMR is introduced as the preferred molecular rheology tool for characterizing complex polymer architectures by establishing consistency between NMR results and rheological measurements. Additionally, this research aims to enhance the understanding of comb-polymer chain dynamics and the interpretation of the dynamic tube dilation model in the NMR-based orientation autocorrelation function (OACF).

Die Charakterisierung von Polymersystemen mit komplexer Architektur stellt eine große Herausforderung für die Polymerindustrie dar. Die derzeitigen Methoden beruhen häufig auf der Verwendung gefährlicher Lösungsmittel bei hohen Temperaturen, was sie teuer und unsicher macht. Daher besteht ein deutlicher Bedarf an einer alternativen und effizienten Methode. Das zentrale Konzept dieser Forschung ist die Integration von Rheologie- und NMR-Techniken, um die Kettendynamik in komplexen Polymerstrukturen präzise abzubilden. Im Falle von Polyolefinen, die im Mittelpunkt der Forschung stehen, ist diese kombinierte Methode aufgrund des begrenzten Frequenz- oder Zeitbereichs, der bei der Kristallisation untersucht wird, noch wichtiger. In dieser Studie wird die NMR als bevorzugtes molekularrheologisches Werkzeug zur Charakterisierung komplexer Polymerarchitekturen vorgestellt, indem die Konsistenz zwischen NMR-Ergebnissen und rheologischen Messungen hergestellt wird. Darüber hinaus zielt diese Forschung darauf ab, das Verständnis der Dynamik von Kamm-Polymerketten und die Interpretation des dynamischen Rohrdilatationsmodells in der NMR-basierten Orientierungs-Autokorrelationsfunktion (OACF) zu verbessern.