ISBN 978-3-8439-3290-5

978-3-8439-3290-5, Reihe Physikalische Chemie

Jan Christoph Thater
Mikroemulsionen mit Ionischen Flüssigkeiten: Phasenverhalten & Mikrostruktur

160 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2016), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Mikroemulsionen mit Ionischen Flüssigkeiten (IL) sind aufgrund der Kombination der Lösungsmitteleigenschaften der Ionischen Flüssgkeit mit der Mikrostruktur der Mikroemulsion vielversprechende Reaktionsmedien. Die außerordentliche Bandbreite an Ionischen Flüssigkeit erlaubt es sowohl die polare als auch die unpolare Komponente einer Mikroemulsion durch eine IL zu ersetzen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Stellschrauben untersucht, die es erlauben, effizientere Mikroemulsionen mit Ionischen Flüssigkeiten zu formulieren. Dazu wurde zunächst das Phasenverhalten von Mikroemulsionen mit einer ionischen Flüssigkeit anstelle eines Öls mit verschiedenen gängigen nichtionischen Tensiden untersucht. Es zeigte sich, dass die von klassischen Mikroemulsionen der Zusammensetzung Wasser – Öl – nichtionisches Tensid bekannten Stellschrauben zur Formulierung effizienter Mikroemulsionen nicht auf Wasser – IL – nichtionisches Tensid Systeme übertragbar sind. Um den Einfluss einer IL als Komponente einer Mikroemulsion auf Phasenverhalten, Mikrostruktur und Grenzflächenspannung systematisch zu untersuchen, wurde daher auf das Modellsystem Ethylammoniumnitrat (EAN) – n-Alkan – C12E3 zurückgegriffen. Wie in wässrigen Mikroemulsionen ändert sich die Krümmung des Grenzflächenfilms dieses Systems durch Variation eines geeigneten Parameters wie z.B. der Temperatur oder wie am Beispiel 1-Oktanol gezeigt werden konnte der Zugabe eines geeigneten Cotensids. Die dadurch bedingte Phaseninversion wurde mittels NMR-Selbstdiffusion, Tensiometrie sowie Kleinwinkelneutronenstreuung untersucht. Dabei wurden die Trends beobachtet die von Wasser – Öl – nichtionisches Tensid Mikroemulsionen bekannt sind. Bei tiefen Temperaturen bzw. kleinen Cotensidmassenbrüchen bildet sich eine Öl-in-EAN Tröpfchenmikroemulsion. Im Bereich der Phaseninversionstemperatur bzw. des Phaseninversionsmassenbruchs existiert eine bikontinuierliche Mikroemulsion und bei hohen Temperaturen bzw. Cotensidmassenbrüchen bildet sich eine EAN-in-Öl Mikroemulsion. Im Unterschied zu klassischen Mikroemulsionen ist der Grenzflächenfilm jedoch relativ diffus. Außerdem reagiert das System beim Übergang von der bikontinuierlichen Mikroemulsion zur EAN-in-Öl Mikroemulsion empfindlicher auf eine Erhöhung von Temperatur bzw. Cotensidmassenbruch, d.h. die Änderung der Domänengröße und Krümmung vollzieht sich innerhalb eines kleineren Temperatur- bzw. Massenbruchfensters.