Charakterisierung disperser Einschlüsse in hochviskosen Matrizes zur Untersuchung von Alterungsprozessen bei Nanoschäumen

Lena Grassberger, 2011

Nanoporöse Schaummaterialien können nicht nur aufgrund ihrer unvergleichlich guten Isolationsfähigkeit an wirtschaftlicher Bedeutung gewinnen, sondern auch ihre optischen und mechanischen Eigenschaften bieten viele Vorteile. Da die bisherigen Herstellungsverfahren nanoporöser Materialien aus Kostengründen in der Anwendung scheitern, wurde in dieser wissenschaftlichen Arbeit ein neuartiges und aufgrund seiner Einfachheit auch kostengünstiges Verfahren, dessen Basis die Erzeugung nanodisperser Gaseinschlüsse in einer hochviskosen Polymermatrix bildet, genauer untersucht. Ausgehend von einer kristallinen Anordnung oder einer dichten Packung aus sphärischen Polymerpartikeln werden durch Erwärmung Gaseinschlüsse gebildet, deren Expansion zu einer feinen Schaumstruktur führt. Alterungsprozesse, also eine Vergröberung der Schaumstruktur, stellen generell ein großes Problem dar. Zur Aufklärung dieser Prozesse wurde daher der Zusammenhang zwischen der Einschluss- und der Polymerpartikelgröße statistisch untersucht. Dazu wurden Polymerpartikel mit einem Durchmesser von 5-90 µm unter Normaldruck geschmolzen und mikrodisperse Öl-Einschlüsse erzeugt, die lichtmikroskopisch untersucht werden konnten. Es wurde gezeigt, dass im Mikrometerbereich mit kleinerer Polymerpartikelgröße auch kleinere Einschlüsse erzeugt werden, die dann zu einer feineren Schaumstruktur führen sollten. Da ein poröser Schaum aus Zucker ein außergewöhnliches Mundgefühl erzeugen kann, ist auch die Lebensmittelindustrie an essbaren, zuckerhaltigen Schäumen interessiert. So wurde in dieser Arbeit das Polymer durch fein gemahlenen, handelsüblichen Zucker ersetzt und mikrodisperse Einschlüsse erzeugt, wodurch ein expandierbares System, das zur tensidfreien Zuckerschaumgewinnung verwendet werden kann, dargestellt werden konnte.