Polymer Nanofoams by Continuity Inversion of Dispersions

Lena Grassberger, 2013

Aufgrund ihrer unvergleichlich guten Isolationsfähigkeit und hinsichtlich ihrer optischen und mechanischen Eigenschaften gewinnen nanoporöse Materialien immer mehr an wissenschaftlichem und wirtschaftlichem Interesse. Das NF-CID Prinzip, ein Herstellungsverfahren, dessen Basis die Erzeugung nanodisperser Gaseinschlüsse in einer hochviskosen Polymermatrix bildet, wurde von Strey und Müller entwickelt. Ausgehend von einer dichten Packung aus sphärischen Polymerpartikeln werden durch Erwärmung Gaseinschlüsse erzeugt, deren Expansion zu einer feinen Schaumstruktur führt. Eine Variation des Reglergehalts bei der Partikelsynthese führte zu Polymer-Schäumen mit einer Porengröße zwischen 200 nm und 2 µm und Dichten von 0,1-0,3 g cm^-3. Des Weiteren wurden Zeit aufgelöste Kleinwinkel-Neutronen-Streu-Experimente (SANS) an kolloidalen Polymer-Kristallen durchgeführt, um den Einfluss von CO₂ auf die Polymerpartikel zu untersuchen. Es wurde deutlich, dass die Partikelgröße mit dem CO₂ Druck korreliert. Bei 70 bar schwellen die Partikel kontinuierlich an bis sie ein Plateau erreichen. Durch Kompression auf 150 bar wurde eine starke Vergrößerung der Partikel erzeugt, wobei eine Expansion auf Normaldruck die Partikelgröße reduzierte. Es konnte gezeigt werden, dass Zeit aufgelöste SANS-Experimente eine geeignete Methode sind, um den Prozess der Kontinuitätsinversion und des Schäumens aufzuklären.