Charakterisierung, Modellierung und Polymerisation von Mikroemulsionen aus Alkylmethacrylaten

Oliver Lade, Mai 2001

In dieser Arbeit wird eine systematische Studie zur Mikroemulsionspolymerisation von Alkylmethacrylaten vorgestellt. Als Tenside wurden die nichtionischen n-Alkyl-polyethylenglykolether und die anionischen Tenside Natrium- bis(2-ethylhexyl)- sulfosuccinat und Natriumdodecylsulfat eingesetzt. Zunächst erfolgte eine gründliche Charakterisierung der Ausgangsmikroemulsion hinsichtlich Phasenverhalten und Mikrostruktur. Die polymerisierbaren Mikroemulsionen zeigen die gleichen generellen Muster wie die bereits ausführlich untersuchten Modellmikroemulsionen. In dieser Arbeit werden diese Muster mit einem neuartigen phänomenologischen Biegeelastizitätsmodell erklärt. Eine wichtige Voraussetzung für die Aufklärung des Polymerisationsmechanismus ist die Bestimmung der Reaktionskinetik und die Charakterisierung der resultierenden Polymereigenschaften. Für die nichtionischen polymerisierbaren Mikroemulsionen aus Hexylmethacrylat wird die quantitative Beschreibung der Reaktionskinetik mit einem einfachen Modell durchgeführt. Es zeigt sich, dass die Tenside aus ethoxilierten Alkoholen als Radikalüberträger in die Polymerisation eingreifen. Es bilden sich kolloidal stabile Polymerlatices mit Teilchengrößen im nm-Bereich und Molmassen um 103 kg/mol. Der Polymerisationsmechanismus anionischer Mikroemulsionen weicht dagegen in Abhängigkeit spezifischer Phasenverhaltensmerkmale von dem einfachen Modell ab. Trotzdem werden auch hier stabile Latexpartikel mit sehr langen Ketten gebildet, wobei jedoch die makroskopischen Eigenschaften der Latexlösung eher durch die kontinuierliche Phase als durch das Polymere bestimmt werden.