Étude physico-chimique du système ternaire polystyrène-benzène-butanol

III. — Étude viscosimetrique des mélangés homogènes. Évolution des facteurs thermodynamiques et des caractéristiques géométriques du système

(Laboratoire de Physique Industrielle Pharmaceutique, Faculté de Pharmacie, Institut de Pharmacie Industrielle, Avenue Charles-Flahaut, 34000 Montpellier), France.

Résumé

Des mesures de viscosité intrinsèque ont été effectuées sur un échantillon de polystyrène en solution dans différents mélanges de benzène et butanol. Tout d’abord l’application de la loi Mark Houwink à ce système ternaire, vérifiée dans tous les cas, a conduit à chiffrer le pouvoir solvant de chaque mélange liquide; la relation de Stockmayer et Fixman a été utilisée pour évaluer les dimensions non perturbées apparentes (facteur K₀) de la chaîne ainsi que le paramètre σ. Ces résultats indiquent des changements marqués de la conformation macromoléculaire depuis la forme « chaîne » dans le benzène jusqu’à la structure « pelote » lors de l’addition progressive de butanol. La connaissance du coefficient B nous a permis de donner une estimation du paramètre d’interaction thermodynamique χ du mélange ternaire. De plus, en vue de préciser les caractéristiques géométriques essentielles de notre échantillon de polystyrène, le coefficient d’expansion de la chaîne macromoléculaire a été déterminé. Parallèlement ce paramètre a été évalué théoriquement et les viscosités intrinsèques calculées ont été comparées avec leurs valeurs expérimentales. Enfin, la mesure des rayons de giration du polymère obtenue par cette même technique a été confrontée avec celle que nous ont permis d’atteindre nos mesures précédentes de diffusion lumineuse.

Abstract

Intrinsic viscosity measurements were carried out on a polystyrene sample in different mixtures of benzene and n-butanol. First the Mark Houwink law applied to this ternary system, which was obeyed in all cases led us to calculate the solvent power of each liquid mixture. The Stockmayer Fixman extrapolation was used to evaluate the apparent unperturbed dimensions K₀ of the chain and the parameter σ. These results indicate marked changes of the macromolecular conformation from the random coil in benzene to the rolled up structure with the increasing addition of butanol. The knowledge of coefficient B has enabled us to rate the thermodynamic interaction parameter χ of the ternary system. Item, in order to define the main geometrical characters of a polystyrene sample in various benzene-n-butanol mixtures, the molecular expansion coefficient was determined by means of viscosimetry. This parameter was also estimated theoretically and the calculated intrinsic viscosities compared with their experimental evaluations. Lastly the gyration radius measurements obtained from the precedent results were confronted with these provided by Rayleigh Scattering.