Thermodynamik von Polymerlösungen: Eine Einführung

Bei der verfahrenstechnischen Herstellung von Polymerprodukten ist es für jeden leistungsfähigen Prozeß äußerst wichtig, die thermodynamischen Eigenschaften der beteiligten Komponenten abschätzen zu können. Dieser Beitrag gibt einen kurzen Überblick über die wesentlichen Grundzüge der Theorie von Polymerlösungen in ihrer heutigen Form. Sie unterscheidet sich wesentlich von den klassischen Lösungstheorien, die zur Beschreibung von Mischungen aus geometrisch verschiedenartigen Molekülen nicht geeignet sind. Die klassische Flory‐Huggins‐Theorie, die einige fundamentale thermodynamische Beziehungen für Polymerlösungen erklären kann, beschreibt reale Mischungen nur unvollkommen. Die von Prigogine erstmals formulierte und durch Flory und Patterson weiterentwickelte „Freie‐Volumen‐Theorie” bedeutet einen wesentlichen Fortschritt und erlaubt die Berechnung wichtiger thermodynamischer Größen von Polymerlösungen. Obwohl der vorläufige Stand der Theorie es noch nicht zuläßt, die Eigenschaften einer Mischung ausschließlich aus den Daten der reinen Komponenten vorauszusagen, gelingt es, mit wenigen sorgfältig ausgewählten experimentellen Daten, die Mischungseigenschaften zu berechnen. Selbst in ihrer vorläufig unvollständigen Form bedeutet diese Theorie daher ein wertvolles Instrument für den Verfahrensingenieur, der den experimentellen Aufwand bei der Planung chemischer Verfahren und Anlagen auf ein Minimum beschränken möchte.