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Untersuchungen zur Stabilität von Tensidschäumen
Dissertation
zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften
– Dr. rer. nat. –
der Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
der Universität Bayreuth
vorgelegt von
Diplom-Chemiker Christian Fehn
aus Kronach
Bayreuth 2006
Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften der
Universität Bayreuth zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der
Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigten Dissertation.
Die experimentellen Arbeiten zur vorliegenden Dissertation wurden in der Zeit von Februar 2003
bis Mai 2006 am Lehrstuhl für Physikalische Chemie I der Universität Bayreuth unter der Leitung
von Prof. Dr. Gerhard Platz angefertigt.
Zulassung zur Promotion: 18.10.2006
Annahme der Dissertation: 16.01.2007
Datum des wissenschaftlichen Kolloquiums: 26.02.2007
Prüfungsausschuss:
Vorsitzender: Prof. Dr. Helmut Alt
Erstgutachter: Prof. Dr. Gerhard Platz
Zweitgutachter: Prof. Dr. Alexander Böker
Prof. Dr. Rainer Schobert
"Des is wia bei jeda Wissenschaft,
am Schluß stellt sich dann heraus, dass alles ganz anders war.“
KARL VALENTIN (1882 – 1948)
INHALTSVERZEICHNIS 1 Einleitung und Problemstellung.......................................................................... 1 2 Theorie ................................................................................................................... 6 2.1 Schaumstruktur......................................................................................................................6
2.2 Schaumstabilität .....................................................................................................................6
2.2.1 Gibbs-Marangoni-Effekt............................................................................................12
2.2.2 Stratifikation und Stabilisierung durch flüssigkristalline Strukturen.........................14
2.2.3 Die Stabilität dünner Filme ........................................................................................15
2.2.4 Biliquid Foams...........................................................................................................20
2.3 Schaumzerstörung................................................................................................................21
2.3.1 Mechanismen der Schaumzerstörung ........................................................................22
2.3.1.1 Langsame Entschäumer .........................................................................................23
2.3.1.2 Schnelle Entschäumer ............................................................................................23
2.3.1.3 Einfluss von im Öl implementierten hydrophoben Partikeln.................................25
2.3.1.4 Einfluss der Spreitung auf die Entschäumerwirkung.............................................26
2.3.1.5 Entschäumerdeaktivierung.....................................................................................28
3 Methoden und verwendete Substanzen............................................................ 29 3.1 Herstellung von Öl-Compounds .........................................................................................29
3.2 Schüttelmethode zur Schaumerzeugung............................................................................30
3.3 Sprudelmethode zur Schaumerzeugung ............................................................................31
3.4 Präparative Gelherstellung .................................................................................................32
3.4.1 Ölreiche Gele .............................................................................................................32
3.4.2 Wasserreiche Gele......................................................................................................33
3.5 Viskosität und Rheologie .....................................................................................................33
3.6 Kontaktwinkelmessungen....................................................................................................34
3.6.1 Apparativer Aufbau....................................................................................................35
3.6.2 Probenpräparation ......................................................................................................35
3.7 Grenzflächenspannungsmessungen....................................................................................36
3.8 Dichtemessungen ..................................................................................................................39
3.9 Spreitungsmessungen...........................................................................................................39
3.10 Dynamische Lichtstreuung..................................................................................................40
3.11 Mikroskopie und Strukturaufklärung ...............................................................................41
3.12 Reinigungsprozeduren.........................................................................................................43
3.13 Verwendete Substanzen.......................................................................................................43
4 Charakterisierung des Schaumverhaltens reiner Tensidlösungen................ 46 4.1 Natriumcaprylat (Natriumoktanoat, NaCap) - Schaum ..................................................46
4.1.1 Untersuchungen zur Schaumbildungsfähigkeit .........................................................46
4.1.2 Untersuchungen zur Schaumstabilität........................................................................47
4.2 Natriumdodecylsulfat (SDS) - und TritonX-100 (TX-100) - Schaum .............................55
4.2.1 Untersuchungen zur Schaumbildungsfähigkeit .........................................................56
4.2.2 Untersuchungen zur Schaumstabilität........................................................................58
4.3 Zusammenfassung................................................................................................................67
5 Charakterisierung des Schaumverhaltens von Tensidlösungen in Gegenwart
von Silikonölen bzw. Silikonöl-Compounds..................................................... 68 5.1 Bartsch-Methode ..................................................................................................................68
5.1.1 Einfluss reiner Silikonöle...........................................................................................70
5.1.2 Wirkung von Silikonöl-Compounds ..........................................................................75
5.2 Untersuchungen zur dynamischen Entschäumerdeaktivierung: Sprudelmethode .......95
5.3 Zusammenfassung..............................................................................................................105
6 Untersuchungen an silikonölreichen Gelen als Modellsystem für die
Grenzfläche Silikonöl/ Wasser ........................................................................ 106 6.1 Phasenverhalten reiner Silikonöle ....................................................................................107
6.1.1 Grundlegende Charakterisierung .............................................................................107
6.1.2 Phasenverhalten für cT > cTmax..................................................................................113
6.1.3 Einfluss der Viskosität der wässrigen Phase auf das Phasenverhalten ....................120
6.1.4 Analyse der Tröpfchengrößenverteilung .................................................................126
6.1.5 Einfluss der Viskosität der Ölphase auf das Phasenverhalten .................................130
6.2 Einfluss des Phasenverhaltens von Silikonölen durch die Implementierung silikatischer
Spezies .................................................................................................................................132
6.2.1 Grundlegende Charakterisierung .............................................................................132
6.2.2 Bewertung eines Wirkungssynergismus ..................................................................141
6.2.3 Einfluss eines variierenden Gewichtsanteils silikatischer Komponenten auf die
Gelstabilität ..............................................................................................................145
6.2.4 Einfluss von Lagerungsdauer/ Erhitzungszeit der Silikonöl-Compounds auf die
Gelstabilität ..............................................................................................................148
6.2.5 Langzeitstabilität von silikonölreichen Gelen bei Implementierung von Silikonharz ..151
6.3 Zusammenfassung und
![Chromatographische, NMR-spektroskopische und ...?2+ und cis-[PtCl 2(NH3)2] Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften der Fakultt fr Chemie an der](https://static.fdokument.com/doc/165x107/5aff25557f8b9a444f8fc9c8/chromatographische-nmr-spektroskopische-und-2-und-cis-ptcl-2nh32-dissertation.jpg?t=1656405049)
