Entmischung von Polymerlösungen

Das Mischungsverhalten eines Polymeren in einem Lösungsmittel ist von der Temperatur
abhängig. Liegt oberhalb einer bestimmten Temperatur eine vollständige Lösung vor, so
spricht man von einer UCST („upper critical solution temperature“). Ist dagegen das
Polymer-Lösungsmittel-Gemisch unterhalb einer bestimmten Temperatur einphasig und zeigt
dieses Polymer-Lösungsmittel-Gemisch oberhalb dieser Temperatur eine Entmischung,
spricht man von einer LCST („lower critical solution temperature“).
Die LCST entspricht einer entropisch induzierten Entmischung und die UCST einer
enthalpisch induzierten Entmischung. Je nach Vorzeichen von Mischungsenthalpie und -
entropie sollte man also völlige Mischbarkeit ( H < 0 und S > 0), eine untere
Mischungslücke ( H > 0 und S > 0), eine Mischungslücke bei hohen Temperaturen ( H < 0
und S < 0) oder völlige Unmischbarkeit ( H > 0 und S < 0) erwarten. In Wahrheit sind die
Verhältnise komplizierter, da sowohl H wie auch S selber Funktionen der Temperatur sind,
und das in nicht monotoner Weise. Aus komplexeren theoretischen Behandlungen ergibt sich,
dass prinzipiell jedes Polymer-Lösungsmittel-Gemisch sowohl eine UCST als auch eine
LCST aufweisen sollte, obwohl nicht immer beide kritischen Entmischungstemperaturen
experimentell bestimmbar sind. Je nach der Lage der beiden Entmischungstemperaturen wird
entweder ein „Stundenglas“-Diagramm (Abb. 2a) oder eine geschlossene Mischungslücke
beobachtet. Dabei wird das konkrete Mischungsverhalten der Polymere durch die Wahl des
Lösungsmittels bestimmt.
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