Optimierung von Polyol-Mikroemulsionen zur Synthese von Polyurethan-Nanoschäumen

Chokri Mejdi, 2014:

In der heutigen Zeit spielt Polyurethan in vielen Bereichen eine wichtige Rolle. So werden PUR-Hartschaumstoffe mit einer Porengröße von ca. 150 ?m häufig aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit als Dämmmaterialien für Gebäude oder Kühlschränke eingesetzt. Die Reduktion der Porengröße in den Bereich der mittleren freien Weglänge des Zellgases würde zu einer drastischen Effizienzsteigerung der Dämmwirkung dieser Schäume führen, so dass auf diese Weise Energie, Kosten und Ressourcen eingespart werden können. Nanoporöse PUR-Schaumstoffe könnten in Zukunft mit Hilfe des Principle of Supercritical Microemulsion Expansion (POSME-Verfahren) hergestellt werden. Hierbei werden Polyol-Mikroemulsionen, welche überkritisches CO₂ in Form von Nanopools mit einer hohen Anzahldichte enthalten, aufgeschäumt und mithilfe von Isocyanat fixiert. Die im Laufe des Expansionsschrittes auftretenden Alterungsprozesse, welche unter anderem auf eine hohe Löslichkeit des Treibmittels im Polyol zurückzuführen sind, führen jedoch noch zu einer Vergröberung der Schaumstruktur. Im Rahmen dieser Arbeit wurde durch den schrittweisen Austausch verschiedener Komponenten der Polyol-Mikroemulsionen eine Minimierung der Löslichkeit des CO₂ im Polyol erreicht. Dies führt zu einer verbesserten Strukturierung dieser Formulierungen und sollte die auftretenden Alterungsphänomene minimieren. Zunächst wurde der Einfluss von verschiedenen Siloxan-Tensiden auf das Phasenverhalten von ternären Polyol-Systemen untersucht. Im Anschluss wurde die polare Komponente der verschäumbaren Mikroemulsionen gegen ein hochpolares Polyol ausgetauscht und die so formulierten Mikroemulsionen ebenfalls in Abhängigkeit der Temperatur charakterisiert. Durch die Verwendung dieses hochpolaren Poyols in Kombination mit Siloxan-Tensiden sollte die Übertragung der Nanostruktur der Mikroemulsion auf den Polyurethan-Schaum in Zukunft gelingen.