@phdthesis{Holtze2004,
  author    = {Holtze, Christian H. W.},
  title     = {Neue Einfl{\"u}sse und Anwendungen von Mikrowellenstrahlung auf Miniemulsionen und ihre Kompositpolymere},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-2492},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Miniemulsionen bestehen aus zwei miteinander nicht mischbaren Fl{\"u}ssigkeiten, von der die eine in Form kleiner Tr{\"o}pfchen fein in der anderen verteilt (dispergiert) ist. Miniemulsionstr{\"o}pfchen sind mit Durchmessern von ungef{\"a}hr 0,1 Mikrometer kleiner als herk{\"o}mmliche Emulsionen und k{\"o}nnen u. a. als voneinander unabh{\"a}ngige Nanoreaktoren f{\"u}r chemische Reaktionen verwendet werden. Man unterteilt sie in direkte Miniemulsionen, in denen ein {\"O}l in Wasser dispergiert ist, und inverse Miniemulsionen, in denen Wasser in {\"O}l dispergiert wird. In dieser Arbeit wird das besondere chemische und physikalische Verhalten solcher Miniemulsionen unter dem Einfluß von Mikrowellenstrahlung untersucht. Dabei werden sowohl f{\"u}r {\"O}l-in-Wasser als auch f{\"u}r Wasser-in-{\"O}l-Miniemulsionen grundlagenwissenschaftliche Entdeckungen beschrieben und durch neue Modelle erkl{\"a}rt. Der praktische Nutzen dieser bislang unbeschriebenen Effekte wird durch ingenieurwissenschaftliche Anwendungsbeispiele im Bereich der Polymerchemie verdeutlicht. 1. Polymerisation mit "{\"u}berlebenden Radikalen" (Surviving Radical Polymerization) F{\"u}r die Herstellung von sog. Polymerlatizes (Kunststoffdispersionen, wie sie u. a. f{\"u}r Farben verwendet werden) aus direkten Styrol-in-Wasser Miniemulsionen werden die Styroltr{\"o}pfchen als Nanoreaktoren verwendet: Sie werden mit Hilfe von Radikalen durch eine Kettenreaktion zu winzigen Polymerpartikeln umgesetzt, die im Wasser dispergiert sind. Ihre Materialeigenschaften h{\"a}ngen stark von der Kettenl{\"a}nge der Polymermolek{\"u}le ab. In dieser Arbeit konnten durch den Einsatz von Mikrowellenstrahlung erstmals große Mengen an Radikalen erzeugt werden, die jeweils einzeln in Tr{\"o}pfchen (Nanoreaktoren) auch noch lange Zeit nach dem Verlassen der Mikrowelle {\"u}berleben und eine Polymerisationskettenreaktion ausf{\"u}hren k{\"o}nnen. Diese Methode erm{\"o}glicht nicht nur die Herstellung von Polymeren in technisch zuvor unerreichbaren Kettenl{\"a}ngen, mit ihr sind auch enorm hohe Ums{\"a}tze nach sehr kurzen Verweilzeiten in der Mikrowelle m{\"o}glich - denn die eigentliche Reaktion findet außerhalb statt. Es konnte gezeigt werden, dass durch Einsatz von Zusatzstoffen bei unvermindert hohem Umsatz die Polymerkettenl{\"a}nge variiert werden kann. Die technischen Vorz{\"u}ge dieses Verfahrens konnten in einer kontinuierlich betriebenen Pilotanlage nachgewiesen werden. 2. Aufheizverhalten inverser Miniemulsionen in Mikrowellen{\"o}fen Das Aufheizverhalen von Wasser-in-{\"O}l Miniemulsionen mit kleinen Durchmessern durch Mikrowellen ist {\"u}beraus tr{\"a}ge, da sich nur das wenige Wasser in den Tr{\"o}pfchen mit Mikrowellen aufheizen l{\"a}sst, das {\"O}l jedoch kaum. Solche Systeme verhalten sich gem{\"a}ß der "Theorie des effektiven Mediums". Werden aber etwas gr{\"o}ßere Tr{\"o}pfchen im Mikrometerbereich Mikrowellen ausgesetzt, so konnte eine wesentlich schnellere Aufheizung beobachtet werden, die auf eine Maxwell-Wagner-Grenzfl{\"a}chenpolarisation zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden kann. Die Gr{\"o}ßenabh{\"a}ngigkeit dieses Effekts wurde mit Hilfe der dielektrischen Spektroskopie quantifiziert und ist bislang in der Literatur nie beschrieben worden. Zur genauen Messung dieses Effekts und zu seiner technischen Nutzung wurde ein neuartiges Membranverfahren f{\"u}r die Herstellung von großen Miniemulsionstr{\"o}pfchen im Mikrometerbereich entwickelt. 3. Herstellung von Kompositpolymeren f{\"u}r Mikrowellenanwendungen Um die untersuchte Maxwell-Wagner-Grenzfl{\"a}chenpolarisation technisch nutzen zu k{\"o}nnen, wurden als daf{\"u}r geeignete Materialien Kompositpolymere hergestellt. Das sind Kunststoffe, in denen winzige Wassertropfen oder Keramikpartikel eingeschlossen sind. Dazu wurden neuartige Synthesewege auf der Grundlage der Miniemulsionstechnik entwickelt. Ihr gemeinsames Ziel ist die Einschr{\"a}nkung der {\"u}blicherweise bei Polymerisation auftretenden Entmischung: In einem Verfahren wurde durch Gelierung die Beweglichkeit der emulgierten Wassertr{\"o}pfchen eingeschr{\"a}nkt, in einem anderen wurde durch das Einschließen von Keramikpartikeln in Miniemulsionstr{\"o}pfchen die Entmischung auf deren Gr{\"o}ße beschr{\"a}nkt. Anwendungen solcher Kompositpolymere k{\"o}nnten k{\"u}nstliche Muskeln, die Absorption von Radarstrahlung, z. B. f{\"u}r Tarnkappenflugzeuge, oder kratzfeste Lacke sein.Bei diesen Experimenten wurde beobachtet, daß sich u. U. in der Miniemulsion große Tr{\"o}pfchen bilden. Ihr Ursprung wird mit einer neuen Modellvorstellung erkl{\"a}rt, die die Einfl{\"u}sse auf die Stabilit{\"a}t von Miniemulsionen beschreibt.},
  subject      = {Emulsion},
  language  = {de}
}