Charakterisierung von CO2-Mikroemulsionen

Michael Klostermann, Dezember 2007

Nanoschäume zeichnen sich durch eine exzellente thermische Isolationsfähigkeit sowie optische Transparenz aus. Das kürzlich von Schwan, Sottmann und Strey entwickelte Principle of Supercritical Microemulsion Expansion (POSME) stellt einen innovativen Weg für die kostengünstige Darstellung solcher Schäume dar. Ausgangspunkt dieses Verfahrens ist die Darstellung einer Mikroemulsion mit einem überkritischen Fluid als Ölkomponente. Diese Arbeit beschäftigt sich daher mit systematischen Untersuchungen des Phasenverhaltens von überkritischen Mikroemulsionen des Typs H₂O ? überkritisches CO₂ ? nichtionisches perfluoriertes Tensid als Funktion der Temperatur in einem Druckbereich von p = 100 bis 300 bar. So wurde untersucht, wie das Phasenverhalten des Systems H₂O ? CO₂ ? Zonyl FSH/Zonyl FSN 100 als Funktion des CO₂-Gehalts in der H₂O/CO₂-Mischung bei einem konstanten Druck von p = 220 bar variiert. Die Auswertung von Kleinwinkelneutronen-streumessungen (SANS), die an diesen Mikroemulsionen in der Nähe des optimalen Punktes ( X-Punkt) durchgeführt wurden, ergaben eine sehr hohe monomere Löslichkeit des fluorierten Tensids in überkritischem CO₂ von γ_C,mon,B = 0.194. Unter Berücksichtigung dieser monomeren Löslichkeit konnte gezeigt werden, dass überkritische CO₂-Mikro-emulsionssysteme einen ähnlichen Verlauf der Trajektorie der Mittelphase zeigen wie nichtionische Mikroemulsionen unter Normaldruck. Die Messungen des Phasenverhaltens von überkritischen CO₂-Mikroemulsionen bei verschiedenen Drücken zeigten, dass die verwendeten Tenside das überkritische CO₂ mit steigendem Druck immer effizienter solubilisieren können. Zur Formulierung eines nach dem POSME-Verfahren fixierbaren Mikroemulsionssystem wurde zudem eine überkritische CO₂-Mikroemulsion mit 40 Gew.% Saccharose in der Wasserphase dargestellt und charakterisiert.