Einfluss von Polymeren auf Wasser-in-Öl-Mikroemulsionen, untersucht mit dielektrischer Spektroskopie
Wipf, Robert - Technische Universität Darmstadt (2010)
In der vorliegenden experimentellen Arbeit wird der Einfluss verschiedener Polymere auf eine Wasser-in-Öl-Mikroemulsion aus Wasser, dem Öl Decan und dem Tensid AOT (Natriumsalz des Bis-(2-ethylhexyl)sulfobernsteinsäureesters) in der Tröpfchenphase untersucht. Die Polymere waren ein wasserlösliches, lineares Polyethylenoxid-Homopolymer, ein amphiphiles Diblockcopolymer mit Polypropylenoxid als lipophilem Block und einem hyperverzweigten hydrophilen Block sowie ein amphiphiles Polyethylenoxid-Polyisopren-Polyethylenoxid-Triblockcopolymer mit lipophilem Polyisopren als Mittelblock und den Endblöcken aus wasserlöslichem Polyethylenoxid. Zur Untersuchung der Mikroemulsion wurden temperaturabhängig die komplexwertige dielektrische Funktion und die Gleichstromleitfähigkeit gemessen. Dabei wurde zunächst die polymerfreie Mikroemulsion charakterisiert und dann analysiert, wie die Polymere die Eigenschaften der Mikroemulsion manipulieren. Die Polymere verschieben Perkolation und Phasenseparation zu höheren Temperaturen hin, was als Versteifung der Tensidschicht oder Verringerung der Anziehung zwischen den Tröpfchen bei Betrachtung als Yukawaflüssigkeit interpretiert werden kann. Beim Polyethylenoxid führt Adsorption auf der dem Wasser zugewandten Seite der Tensidschicht zu einer Versteifung dieser. Die anderen Polymere adsorbieren nicht, sind aber aufgrund ihrer amphiphilen Struktur an der Tensidschicht verankert, was ebenfalls die Steifigkeit erhöht. Der Perkolationsprozess als solcher wird aber nicht von den Polymeren beeinflusst, was durch Potenzgesetze in der Leitfähigkeit und durch Beschreibung der dielektrischen Relaxationen mit einem Clusterrelaxationsmodell gezeigt werden konnte. Des weiteren zeigt nur das Polyethylenoxid einen Einfluss auf die innere Dynamik der Tröpfchen, wobei es die effektive statische Permittivität und Gleichstromleitfähigkeit der Tröpfchen erhöht.