Formulierung von neuen Polyol-Mikroemulsionen zur Synthese von Polyurethan-Nanoschäumen

Stefan Lülsdorf, 2014

Im Hinblick auf einen nachhaltigen Umgang mit Energieträgern ist die Optimierung von Dämmstoffen ein wichtiges Forschungsziel. Weitverbreitete Materialien zur Wärmeisolierung sind mikroporöse Polyurethan-Schäume, welche kostengünstig und im großen Maßstab produziert werden. Durch eine Reduzierung der Porengröße könnte die Effizienz dieser Dämmstoffe jedoch deutlich gesteigert werden, sodass auf diese Weise Energie und somit wichtige Ressourcen eingespart werden könnten. Ein vielversprechendes Verfahren zur Herstellung solcher nanoporösen Schäume stellt das von Strey et al. entwickelte Principle of Supercritical Microemulsion Expansion (POSME) dar. Dieses Verfahren nutzt thermodynamisch stabile Mikroemulsionen, durch die eine hohe Anzahldichte an Nanopools bereitgestellt wird, die aus einem als Treibmittel fungierenden überkritischen Fluid bestehen. Damit sich diese Nanostruktur auf einen Schaum übertragen lässt, ist eine ausgeprägte Strukturierung der polyol-basierten Mikroemulsionen essenziell. In dieser Arbeit wurden daher zunächst einige neue Polyole und Tenside bezüglich ihres Phasenverhaltens untersucht, um sowohl eine Absenkung der monomeren Löslichkeit von überkritischem Kohlenstoffdioxid im Polyol zu erreichen, als auch die Strukturierung der Polyol-Mikroemulsionen zu optimieren. In einem weiteren Schritt wurden Mikroemulsionen mit überkritischem Schwefelhexafluorid als Treibmittel formuliert. Dieses nicht brennbare und nicht toxische Treibmittel sollte aufgrund seiner hohen Dichte eine verbesserte Wechselwirkung mit den Tensidmolekülen zeigen. Die daraus resultierende ausgeprägtere Strukturierung der Mikroemulsion könnte letztendlich die Herstellung eines nanoporösen PUR-Schaumes ermöglichen.