Selbstorganisierende Netzwerke in Mikroemulsionen

Peter Uhrmeister, Februar 2002

In effizienten Mikroemulsionen weist der amphiphile Film eine Krümmung nahe dem Wert null auf. Bei Systemen des Typs Wasser n-Alkan nichtionisches Tensid CiEj findet man diesen Zustand nahe der mittleren Temperatur Tmean, die in der Literatur häufig mit der PIT (phase inversion temperature) identifiziert wird. Bei Annäherung an Tmean von positiver Krümmung des amphiphilen Films her kommend wurde der Übergang von diskreten O/W-Tröpfchen zu Netzwerkstrukturen am Modellsystem Wasser n-Oktan C₁₀E₄ mit verschiedenen Streumethoden, NMR-Selbstdiffusion und Viskositätsmessungen untersucht. Es konnten konkrete Bedingungen für die Netzwerkbildung als Funktion von Temperatur und Probenzusammensetzung gegeben werden. Mikroemulsionspolymerisation von n-Alkan/Hexylmethacrylat-Mischungen erlaubten die Fixierung solcher Netzwerkstrukturen, wie sie mit Hilfe der Elektronenmikroskopie abgebildet wurden. Bei Annäherung von negativer Krümmung des amphiphilen Films her kommend wurden das Phasenverhalten und die Mikrostruktur der vielfach miteinander verbundenen, zufällig orientierten Tensiddoppelschichtstruktur der L₃-Schwammphase am System H₂O/NaCl n-Dekan C₁₂E₅ untersucht. Durch Variation des Ölgehalts in der Membran und dem Membranvolumenbruch konnten die Bilayerdicke und der Abstand zwischen zwei Bilayern gesteuert werden. Diese charakteristischen Größen wurden mit Hilfe der Kleinwinkelneutronenstreuung bestimmt, die dann die Berechnung der biegeelastischen Parameter k und kbar des Bilayers ermöglichten. Das Modell von Morse zur Stabilität der L₃-Phase wurde hiermit bestätigt. Verschiedene Relaxationstechniken wurden zur Untersuchung der Dynamik der Strukturbildung der L₃-Phase eingesetzt. Es zeigte sich bei vergleichsweise kleinen Änderungen der Probenzusammensetzung eine enorme Variation der Relaxationszeit über mehrere Größenordnungen, von Mikrosekunden bis zu Stunden. Ein Erklärungsansatz durch den wandering exponent wurde in Zusammenarbeit mit Leitao vorgeschlagen.