Mikroemulsionen zur Darstellung von Nanoschäumen - Untersuchungen von komplexen Fluiden mit überkritischem Kohlendioxid als Ölkomponente und technischen Tensiden

Lorenz Kramer, Dezember 2004

Für die Darstellung von Nanoschäumen, welche eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und besondere optische Eigenschaften besitzen, wurde von Schwan, Sottmann und Strey ein neues Verfahren entwickelt, das Principle Of Supercritical Microemulsion Expansion (POSME). Ausgangspunkt dieses Verfahrens ist die Herstellung einer Mikroemulsion aus den Komponenten Wasser/Monomer ? überkritisches Fluid ? Tensid. Als überkritisches Fluid soll hierbei CO₂ verwendet werden. Die Lage des kritischen Punktes von CO₂ impliziert, dass Drücke von über 70 bar eingesetzt werden müssen. Die vorliegende Arbeit untersucht, ob die bekannten Eigenschaften von Mikroemulsionen unter Normaldruck auch unter Druck wieder zu finden sind. Dazu wurde das temperaturabhängige Phasenverhalten von Systemen des Typs H₂O/NaCl ? CO₂ ? technisches nichtionisches Tensid bei einem Druck von p = 220 bar untersucht. Erstmals konnte in Mikroemulsionen mit überkritischem CO₂ als Ölkomponente die für nichtionische Tenside typische Phaseninversion von einer CO₂ ? in ? Wasser zu einer Wasser ? in ? CO₂ Mikroemulsion nachgewiesen werden. Dabei stellte es sich heraus, dass die verwendeten Tenside auf Kohlenwasserstoffbasis überkritisches CO₂ nur ineffizient solubilisieren. Die Beimengung eines perfluorierten Tensids zu dem System H₂O/NaCl ? CO₂ ? nichtionisches Tensid führte zu einer verbesserten Effizienz und könnte der Schlüssel für eine effiziente Solubilisierung von überkritischem CO₂ sein. Zur Umsetzung von POSME wurde zudem eine Aufschäumzelle sowie eine Apparatur für dynamische Lichtstreuung an Mikroemulsionen unter Hochdruck entwickelt und aufgebaut.