Harbauer, Carola

Kölner UniversitätsPublikationsServer

Formation kinetics of microemulsions:

The influence of amphiphilic additives

KurzzusammenfassungIn dieser Arbeit wird die prima¨re Bildungskinetik der Selbstassemblierungsprozessevon Tensidmoleku¨len zu spha¨rischen Aggregaten in o¨lreichen Mikroemulsionen unter-sucht. Hierzu wird eine bina¨re, unstrukturierte Stammlo¨sung von O¨l/nicht-ionischesTensid mit Wasser gemischt. Mikroemulsionen ko¨nnen als eine vereinfachte, physi-kalische Membran verstanden werden, dessen Eigenschaften durch das Einfu¨gen vonnieder- oder makromolekularen Bausteinen variiert werden ko¨nnen. Es wurdensystematische Untersuchungen mittels statischer und zeitaufgelo¨ster Kleinwinkel-neutronenstreuung, sowie Lichtstreuung und -transmission in Kombination mit einerultra-schnellen Stopped-Flow Einheit durchgefu¨hrt, um die Mikrostruktur und derenzeitliche Entwicklung zu verfolgen. Hierbei konnte festgestellt werden, dass in allenuntersuchten Systemen der amphiphile Film bereits nach 20ms ausgebildet ist.Danach wachsen kleinere Mikroemulsiontro¨pfchen auf Kosten gro¨ßerer Emulsions-tropfen, welche beim Mischprozess entstehen. Durch Verwendung des amphiphilenDiblockcopolymers Poly(ethylen-co-propylen)-block-Poly(ethylenoxid) wird die Mem-bransteifigkeit erho¨ht, und die Bildungsgeschwindigkeit erheblich verlangsamt.Desweiteren ko¨nnen niedermolekulare Substanzen, wie z.B. Duftstoffe die Effizienzeiner Mikroemulsion entweder steigern oder verschlechtern, je nach Wechselwirkungmit der Tensidschicht. Die Zugabe von ionischem Natriumdodecylsulfat kann dieBildungsgeschwindigkeit signifikant beschleunigen, da eine zusa¨tzliche Triebraft derLadungsverteilung existiert. Dadurch wird der Gleichgewichtszustand innerhalbweniger Millisekunden erreicht. Mit steigender La¨nge des nicht-ionischen TensidsCiEj steigt die amphiphile Sta¨rke und eine Beschleunigung der Bildungskinetik kannbeobachtet werden, welche aus der Erho¨hung des hydrophoben Effektes resultiert.Untersuchungen in entsprechenden wasserreichen Mikroemulsionen zeigen die Ab-ha¨ngigkeit der Kinetik vom Mischungsweg. Analog resultiert das Mischen einermizellaren, wa¨ssrigen Lo¨sung mit O¨l in einer zeitlich auflo¨sbaren Schwellkinetik.Wird die amphiphile Komponente jedoch in der zu dispergierenden Phase vorgelegt,ist die Ausbildung der finalen Mikrostruktur im Gleichgewicht bereits nach 20msvervollsta¨ndigt und keine Kinetik ist zu beobachten.

Formation kinetics of microemulsions: The influence of amphiphilic additives

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