Composition fluctuations in a non-critical binary polymer blend studied by ultrasonic and light scattering experiments

Abstract

A non-critical mixture of polyethylene glycol (PEG600, M ¼ 600 g mol À1) and polypropylene glycol (PPG1000, M ¼ 1000 g mol À1) was investigated by ultrasonic and light scattering experiments in the one-phase region. The mass fraction of polypropylene glycol in the non-critical mixture was y PPG ¼ 0.365. The explored temperature and frequency range of the ultrasonic experiment was 0.1 T À T P 17.3 K and 0.4 MHz f 30 MHz (T P : phase separation temperature). The frequency dependence of the ultrasonic attenuation of the non-critical mixture shows a relaxation behaviour typical for composition fluctuations. The data can be analysed by the dynamic scaling theory of Bhattacharjee and Ferrell which was formally extended to the non-critical case using the concept of a pseudospinodal temperature. The characteristic time scale of the concentration fluctuations is described by a frequency o D ¼ 2D/x 2 where D is the mutual diffusion coefficient and x is the correlation length. In the frame of the pseudospinodal concept the temperature dependence of the characteristic frequency is expressed by o D ¼ o 0 e zn with e ¼ (T À T PS )/T PS (T PS : pseudospinodal temperature, e: reduced temperature, o 0 : critical amplitude, zn: critical exponent). The temperature dependence of the frequency o D was determined by the ultrasonic spectra. From this data, using mean field exponents, a value of o 0 ¼ 9.4 MHz was estimated which is comparable to that of the critical mixture. The description of the ultrasonic data with mean field exponents is justified by the results of dynamic light scattering.

Phase behaviour of mixtures of polyethylene glycol and polypropylene glycol: Influence of hydrogen bond clusters on the phase diagram

“…In the upper parts of the figures the net intensity correlation functions g 2 (t) À 1 (see ref. 19) are displayed and in the lower parts the analysis of these correlation functions with inverse Laplace transformation (using the CONTIN algorithm fitting the square of the first order correlation function) is represented.…”

Temperature‐Induced Composition Changes in a Critical Polymer Blend

“…Nevertheless, the general features have been well established 1, 2. Neutron, X‐ray, and light scattering have been employed for the investigation of static properties and there have been several of photon correlation spectroscopy (PCS) investigations to elucidate dynamical properties of critical3–6 and noncritical7–9 polymer blends. All these experiments have been performed under isothermal conditions.…”

Struktureigenschaften und molekulare Dynamik flüssiger Ethylenglykol-Oligomere und ihrer Mischungen mit Wasser

“…Frequenzabhängige Messungen des Schallabsorptionskoeffizienten an Polymerschmelzen, -mischungen und -lösungen wurden in den letzten Jahren von verschiedenen Arbeitsgruppen veröffentlicht [3][4][5]. Dabei stand insbesondere die Untersuchung des kritischen Entmischungsverhaltens von binären Polymer/Polymer-Systemen und Polymerlösungen im Vordergrund [3,5].…”

“…Frequenzabhängige Messungen des Schallabsorptionskoeffizienten an Polymerschmelzen, -mischungen und -lösungen wurden in den letzten Jahren von verschiedenen Arbeitsgruppen veröffentlicht [3][4][5]. Dabei stand insbesondere die Untersuchung des kritischen Entmischungsverhaltens von binären Polymer/Polymer-Systemen und Polymerlösungen im Vordergrund [3,5]. Durch den nur schmalen verfügbaren Frequenzbereich (für die genannten Veröffentlichungen liegt er im Intervall 0.2-90 MHz) wird die Interpretation der sich über mehrere Dekaden erstreckenden Absorptionsspektren sehr erschwert.…”

“…3 ] [10 − 15 s 2 /m] Auflistung der untersuchten Schmelzen mit den bei den Resonatormessungen ver-wendeten Referenzen. T : Temperatur, c s : Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit, ρ : Dichte der Flüssigkeit, α/f 2 : frequenznormierter Absorptionskoeffizient der Flüssigkeit (bei den Messsub-stanzen aus Auswertung gegen Harnstoffreferenz bei 1.5 MHz, bei den Harnstoff-Referenzen nach[31], bei den Ethanol-Referenzen nach[46] und aus eigenen Messungen bei 1.5 MHz), a enthält zusätzlichen tieffrequenten Prozess (s. Abschnitt 4.2.3.1), Y H : Massenbruch von Harnstoff, Y E : Massenbruch von Ethanol.…”