Kontrolle der Struktur und Eigenschaften von Mikroemulsionen durch mehrfach verbrückende, amphiphile Copolymere mit maßgeschneiderter Architektur

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Gradzielski; Professor Dr. André Laschewsky
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 103441576

Ziel des Projektes ist die Steuerung der rheologischen, strukturellen und dynamischen Eigenschaften von Mikroemulsionen, speziell von Öl-in-Wasser (O/W) Mikroemulsionen, durch wasserlösliche und mit funktionellen Endgruppen hydrophobisierte Polymere. Neuartige amphiphile Polymere mit unterschiedlicher Architektur und Anzahl hydrophober Ankergruppen sollen synthetisiert und als Verdicker untersucht werden. Entsprechend beinhaltet der Antrag zum einen die Synthese neuer amphiphiler Polymere und zum anderen die kolloidchemische und rheologische Untersuchung von mit ihnen modifizierten Mikroemulsionen. Im Zentrum des molekularen Konzepts steht die Synthese von hydrophilen Polymeren, die drei oder mehr hydrophobe Endgruppen als Anker für die hydrophoben Domänen der Mikroemulsion besitzen und so die Viskosität besonders effizient erhöhen sollen, aber auch aufgrund der höheren Verknüpftheit eine andere Art der Dynamik und gegebenenfalls der lokalen Struktur und des Phasenverhaltens aufweisen sollten. Durch Einstellung der Polymerlänge und der Polymerarchitektur speziell von Anzahl und Ort der Verzweigungen, sowie der Hydrophobie der Ankergruppen sollen die physikochemischen Eigenschaften der Mikroemulsionen gezielt eingestellt werden. Dabei liegt der Schwerpunkt auf den rheologischen Eigenschaften und deren Korrelation mit den strukturellen Parametern der Systeme. Um eventuelle Komplikationen durch Polyelektrolyteffekte zu vermeiden, konzentriert sich der Ansatz auf nichtionische Polymere. Eine bürstenartige Struktur der Polymere soll die Knäuelaufweitung in wässriger Lösung fördern und so die Effizienz der Verbrückung verschiedener hydrophober Domänen gegenüber einem Zurückfalten in die gleiche Domäne erhöhen.Eine umfassende Charakterisierung der polymerverbrückten Öl-in-Wasser (O/W) Mikroemulsionen erfolgt durch die Bestimmung des Phasenverhaltens kombiniert mit detaillierten Strukturuntersuchungen, insbesondere mit Hilfe von Streumethoden (statische und dynamische Lichtstreuung, Röntgen- und Neutronenkleinwinkelstreuung), und der rheologischen Untersuchung dieser Systeme über einen möglichst großen Frequenzbereich. Die Kombination der strukturellen Charakterisierung mit dem rheologischen Verhalten der betreffenden Systeme und die Variation des molekularen Aufbaus der Polymerlinkermoleküle soll zu einem systematischen Verständnis dieser von ihrem rheologischen Verhalten her interessanten und neuartigen Systeme führen. Dazu sollen auch theoretische Modelle für eine systematische Beschreibung mit herangezogen werden. Als Ziel wird angestrebt, durch entsprechende Wahl des Polymerlinkers bei einer gegebenen Mikroemulsion entsprechend gewünschte rheologische und strukturelle Eigenschaften gezielt einzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Hochfrequenz-Option für Rheometer
• Gerätegruppe: 1610 Viskosimeter, Rheometer