Pflaumbaum, Manuela:

Rheologische Untersuchungen an viskoelastischen Tensidsystemen

Essen (2002), XII, 192 Bl.
Dissertation / Fach: Chemie
Fakultät für Chemie
Fakultät für Chemie » Analytische Chemie
Dissertation
Abstract:
Auf der Basis von Aminoxidtensiden wurde eine Vielzahl von Formulierungen herge-stellt, die als saurer Gelreiniger in der chemischen Industrie verwendet werden. Durch rheologische und elektronenmikroskopische Untersuchungsmethoden konnten diese Tensidsysteme im Hinblick auf ihre molekularen Strukturen eingehend charakterisiert werden. Die Beschreibung des Fließverhaltens von Tensidsystemen ist von großer Be-deutung für die Qualitäts- und Produktkontrolle in der Industrie, aber auch zunehmend bei der Suche nach innovativen Anwendungsgebieten von Tensiden. Zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften untersucht man Änderungen der Viskosität unter Ein-wirkung von Druck-, Zug-, Schub- und Scherspannungen. In bestimmten Konzentrati-onsbereichen wird der rheologische Charakter der viskoelastische Tensidsysteme durch die Mizellkinetik bestimmt. Dies führt zu monoexponentiellen Relaxationseigenschaften und deshalb auch zu relativ einfachen theoretischen Beschreibungen. Als Folge der mechanischen Beanspruchungen ändert sich der innere Strukturaufbau der Tensidsy-steme, ein Prozeß, den man scherinduzierte Phasenbildung nennt. Vor allem viskoela-stische Effekte führen zu ungewöhnlichen Phänomenen, die sich vielseitig nutzen las-sen. Die Tensidlösungen zeigten bei dynamischen Untersuchungen monoexponentielle Relaxationseigenschaften, die mit dem Maxwell-Modell beschrieben werden konnten. Bei größeren mechanischen Beanspruchungen traten nicht-lineare Phänomene auf, die mit dem Giesekus-Modell quantitativ beschrieben werden konnten. Bei diesem Modell wurde eine durchschnittliche Anisotropie für ein Ensemble von Molekülen eingeführt. Die experimentellen Ergebnisse wurden dabei mit bekannten semiempirischen Gesetzen verglichen, zu denen die Cox-Merz-Regel, die Yamamoto-Relation, der Laun-Regel und die Gleißle-Spiegelrelation gehörten. Im Rahmen der Messungenauigkeiten stimmten diese semiempirischen Beobachtungen mit den Vorhersagen des Giesekus-Modells relativ gut überein. Durch die Verknüpfung von experimentellen rheologischen Untersuchungen, Kryo-TEM Experimenten, sowie von theoretischen Modellen, konnte ein guter Einblick in die verschiedenen Strukturformen der entwickelten Formulierungen für saure Gelrei-niger gewonnen werden. Es wurden dabei verschiedene Aggregate wie Kugelmizellen, Stäbchenmizellen, Netzwerke, Membranen und Vesikel beobachtet.