Die Strukturvielfalt der L3-Phase: Schwamm-, Zwiebel- und Schaumstruktur

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• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2024
• eBook-ISBN: 9783736969803
• Auflage: 0

In der vorliegenden Arbeit sind die komplexen Nanostrukturen von Systemen, die das anionische Tensid Natrium-bis(2 ethylhexyl)sulfosuccinat (AOT) enthalten, untersucht worden. Der Schwerpunkt liegt auf der Struktur der L3-Phase, von der gemeinhin angenommen wird, dass sie eine Schwammstruktur ist. Im ölfreien System besteht diese Struktur aus zwei kontinuierlichen, verworrenen Wasserdomänen, die durch eine kontinuierliche Tensid-Doppelschicht getrennt sind. Im ölhaltigen Pendant quillt die Tensid-Doppelschicht durch das Öl. Diese Struktur ist in der Literatur immer mal wieder in Frage gestellt worden. Ziel war daher, die alleinige Existenz der Schwammstruktur in der L3-Phase zu untermauern oder zu widerlegen. Zunächst wurde der Existenzbereich der L3-Phase des Systems Wasser (H2O), Natriumchlorid (NaCl) und AOT als Funktion vom AOT- und NaCl-Massenanteil (? und ?) bei T = 25 °C gemessen. Die Leitfähigkeits- und Viskositätswerte in dieser Phase deuten auf einen strukturellen Übergang mit steigendem ? und ? hin, nämlich von einer kontinuierlichen Wasserphase zu einer Struktur, die sowohl eine kontinuierliche als auch eine diskontinuierliche Wasserphase hat. Aufnahmen mit dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) zeigen tatsächlichden Übergang von einer bikontinuierlichen Schwamm- zu einer Polyederstruktur. Die Polyeder sind sehr polydispers und bestehen aus geschichteten AOT-Doppelschichten, weshalb der Begriff Zwiebelstruktur eingeführt wurde. Die diskontinuierliche Wasserphase befindet sich zwischen den AOT-Doppelschichten und die kontinuierliche Wasserphase zwischen den Polyedern.Die Strukturgrößen der TEM-Aufnahmen sind durch Streuexperimente bestätigt. Die Zugabe des Monomers n-Hexylmethacrylat (C6MA) zum oben beschriebenen System H2O/NaCl - AOT führt zu dem untersuchten quaternären System. Bei konstantem AOT-Massenanteil (?) und T = 25 °C wurde der Existenzbereich der L3-Phase als Funktion vom C6MA- und NaCl-Massenanteil (? und ?) gemessen. Ausgehend von einer Schwammstruktur bei ? = 0 zeigen die Leitfähigkeits- und Viskositätswerte in diesem Kanal einen Übergang von einerkontinuierlichen zu einer diskontinuierlichen Wasserphase mit zunehmendem ? und abnehmendem ?. TEM-Aufnahmen zeigen, dass die Struktur mit der diskontinuierlichen Wasserphase aus Wasserpolyedern besteht, die von einer kontinuierlichen C6MA-Phase umhüllt sind. Die theoretisch berechneten Strukturgrößen stimmen mit denen der TEM-Aufnahmen und denen der Streuexperimente überein. Für diese Struktur wurde der Begriff Schaumstruktur eingeführt. Darüber hinaus ist in der L3-Phase bei ? = 0.25 der Übergang von einer Zwiebel- zu einer Schaumstruktur mit zunehmendem ? und abnehmendem ? gezeigt.Zusammenfassend erweitern die gezeigten experimentellen Ergebnisse das Bild von der Struktur der L3-Phase grundlegend.

Inhaltsverzeichnis

• 1. Motivation und Aufgabenstellung
• 1.1 Motivation
• 1.2 Aufgabenstellung
• 2. Grundlagen
• 2.1 Phasenverhalten ionischer Tenside
• 2.2 Mikrostruktur von Mikroemulsionen
• 2.3 Methoden zur Strukturbestimmung
• 2.3 Methoden zur Strukturbestimmung
• 3. Ternäres System H2O/NaCl - AOT
• 3.1 Ergebnisse
• 3.2 Diskussion
• 3.3 Zusammenfassung
• 4. Quaternäres System H2O/NaCl - C6MA - AOT
• 4.1 Temperaturabhängige Voruntersuchungen
• 4.2 Strukturübergang von der Schwamm- zur Schaumstruktur
• 4.3 Strukturübergang von der Zwiebel- zur Schaumstruktur
• 4.4 Die Zwischenstruktur
• 4.5 Zusammenfassung
• 5. Zusammenfassung und Ausblick
• 6. Experimentelles
• 6.1 Substanzen und Reinigung
• 6.2 Bestimmung der Phasendiagramme
• 6.3 Leifähigkeit
• 6.4 Viskosität
• 6.5 Transmissionselektronenmikroskopie
• 6.6 Kleinwinkel-Neutronenstreuung
• 6.7 Kleinwinkel-Röntgenstreuung
• 7. Anhang
• 7.1 Berechnungen
• 7.2 Transmissionselektronenmikroskopie
• 7.3 Kleinwinkel-Neutronenstreuung
• 7.4 Kleinwinkel-Röntgenstreuung
• 7.5 Streutheorie
• 7.6 Tabellen
• 8. Abkürzungen und Symbole
• 9. Literaturverzeichnis