Einfluss hydrophober Additive auf Mikroemulsionen mit sc-CO2 und deren Einfluss auf die Schaumbildung

Yvonne Pütz, 2012

 
Die Herstellung von nanoporösen Materialien  ist für viele verschiedene Anwendungen von großem  Interesse,  wie  zum  Beispiel  für  Wärmedämmung,  Schallisolierung oder  die Darstellung von neuen optoelektronischen Bauteilen wie organische Leuchtdioden (OLEDs). Allerdings  ist  die  Produktion  von  solchen  Materialien  noch  eine Herausforderung.  Ein vielversprechender Ansatz zur Herstellung eines kostengünstigen, nanoporösen Materials aus Polymeren ist das „Principle of Supercritical Microemulsion Expansion” (POSME). Mit Hilfe dieses  Verfahrens  soll  ein  nanoporöses  Material  hergestellt  werden, indem  eine Mikroemulsion mit einem überkritischen (sc) Fluid als hydrophobe Komponente gleichzeitig zur  Expansion  fixiert  wird.  Erste  Aufschäumexperimente  haben  gezeigt, dass Alterungsprozesse  die  Porengröße  während  der  Expansion  deutlich vergröbern,  was  dazu führt,  dass  die  Porengröße  des  Schaums  im  Mikrometerbereich  liegt und nicht  im Nanometerbereich. Deswegen wird dem überkritischen Fluid ein niedermolekulares Additiv (Co-Öl)  zugesetzt,  welches  als  „anti-aging  agent“  fungieren  soll  und die  Alterung  der Mizellen  beziehungsweise  Poren  einschränken  soll.  In  dieser  Arbeit wurde  der  Einfluss verschiedener niedermolekularer Additive auf Mikroemulsionen des Typs H₂O – CO₂ /Co-Öl –  nichtionisches  fluoriertes  Tensid  untersucht.  Es  stellte  sich heraus,  dass  die  Menge  an Tensid, die für eine Mikroemulsion benötigt wird, durch den Zusatz eines geeigneten Co-Öls erheblich verringert werden kann. Wird jedoch eine bestimmte Menge an Co-Öl überschritten, wird  wieder  mehr  Tensid  benötigt.  Daraus  folgt,  dass  es  einen optimalen  Gehalt  an  Co-Öl gibt, der mit  einer minimalen Tensidkonzentration korreliert ist.  Das Phasenverhalten  einer solchen  Mikroemulsion  hängt  systematisch  von  der  Polarität  des Co-Öls  ab.  Außerdem konnten  die  fluorierten  Tenside,  die  für  Mikroemulsionen  mit  sc-CO₂ eingesetzt  werden, teilweise durch Kohlenwasserstofftenside ersetzt werden, was aus ökologischen Gründen von Bedeutung ist.