Dokument: Charakterisierung tensidischer Deckschichten mittels Oberflächendruck-Flächen Isothermen

Titel:	Charakterisierung tensidischer Deckschichten mittels Oberflächendruck-Flächen Isothermen
Weiterer Titel:	Characterization of surfactant layers by surface pressure-area isotherms
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=33464
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20150225-115838-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Krieg, Mario [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,87 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 23.02.2015 / geändert 23.02.2015
Beitragende:	Prof. Dr. Bettermann, Hans [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Weinkauf, Rainer [Gutachter]
Stichwörter:	Tenside, Oberflächendruck-Flächen Isothermen, Kompressibilität
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Innerhalb der zehnjährigen Kooperation mit Cognis GmbH, jetzt Teil der BASF SE, wurden Tenside auf ihre Oberflächeneigenschaften untersucht. Diese Zusammenarbeit zeigte, dass es notwendig ist ein Modell zu entwickeln, um Tensiden unterschiedliche oberflächenaktive Eigenschaften zuordnen zu können. Aus diesem Grund widmet sich diese Arbeit der Entwicklung eines Modells um die verschiedenen Messergebnisse einheitlich zu interpretieren. Die experimentelle Grundlagen dieses Modells stellen Oberflächendruck-Flächen Isothermen unterschiedlicher Konzentrationen dar. Der Kompressibilitätsmodul konnte in diesen Versuchsreihen als entscheidende Größe für die Differenzierung der Tenside identifiziert werden. Zur Interpretation des Kompressibilitätsmoduls der tensidischen Deckschichten wurde in dieser Arbeit ein Modell auf Basis eines mehrschichtigen Systems entwickelt. Innerhalb dieses Ansatzes bildet sich zunächst eine oberste komprimierbare Deckschicht und im Anschluss ein grenzflächennaher Bereich aus. Demnach wurde postuliert, dass Tenside durch ihre Neigung bezüglich Bildung der obersten Deckschicht und Formierung des grenzflächennahen Bereich differenzierbar sind. Das Bestreben zur Ausbildung der komprimierbaren Oberfläche stellt ein Maß für die Oberflächenaktivität des Tensides dar. Beim Auftragen des Kompressibilitätsmoduls gegen den vorherrschenden Oberflächendruck konnte diese Annahme wiedergefunden werden. In dieser Darstellung weisen die untersuchten Tenside bei kleinen Oberflächendrücken lineare Beziehungen und für höhere Oberflächendrücke, bzw. höherer Konzentrationen nicht lineare Beziehungen auf. Die Differenzierung der Tenside erfolgte hierbei sowohl durch die funktionellen Zusammenhängen als auch durch den Gültigkeitsbereich der Funktionen. Weiterhin konnte mithilfe des Kompressibilitätsmoduls eine Fallunterscheidung durchgeführt werden, um zwischen der komprimierbaren Deckschicht und dem grenzflächenahen Bereich zu unterscheiden. Auf diese Weise wurde eine Abhängigkeit zwischen Struktur des Tensides und seiner Oberflächenaktivität erzielt. Weiterhin konnte, durch die Verwendung von hochreinen Fettalkoholethoxylaten, die Beziehung zwischen den charakteristischen Bereichen und der molekularen Struktur verfeinert werden. Die Versuchsreihe bestätigte zunächst, dass der grenzflächennahe Bereich erst nach Sättigung der komprimierbaren Deckschicht gebildet wird. Jedoch folgte im Fall langkettiger Fettalkoholethoxylate auf die Sättigung dieser Schicht kein grenzflächennaher Bereich sondern die Ausbildung von wasserlöslichen Aggregaten. Da dieser Übergang durch die Kompression der Oberfläche vorzeitig induzierbar war, wurden die Kriterien zur Ausbildung von Aggregaten weit unterhalb der kritischen Mizellbildungskonzentration erreicht. Als Konsequenz dieser Versuchsreihe wurde postuliert, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Oberfläche und der Bildung von Aggregaten besteht. Das in dieser Arbeit entwickelte Modell kann sowohl für technische als auch aufgereinigte Tenside verwendet werden. Durch die Verwendung technischer Fettalkoholethoxylate konnten weiterhin grundlegende Erkenntnisse für die Solubilisierung einer dritten Komponente erzielt werden. Within ten years of coorperation with Cognis GmbH, now BASF SE, surface activities of surfactants were measured. During this partnership it was necessary to develop a model to describe surface activities of surfactants. In this reason this thesis contains the development and application of this approach to experimental series. Surfacepressure-area isotherms at different concentrations are the experimental foundations of this assumption. Within this series of test it was possible to indentify surface compressional modulus as a decisive factor to differentiate surfactants. To interpret surface compressional modulus of surfactants interfaces a model approach based on a multilayer system was made. It is assumed that this multilayer system contains a compressible monolayer and an interface near region. Interface near region will be formed after saturation of compressible monolayer. Therefore this assumption postulates, that surfactans can be differentiate by their affinity to compressible monolayer and interface near region. The tendency of surfactants to form the top layer is comprable to surface activity of surfactants. This proposal was confirmed by surface compressional modulus-surfacepressure plots. In this graphical presentation surfactants show linear functions for small surfacepressure values. In case of high surfacepressure values non-linear functions occur. Therefore it is possible to differentiate surfactants by using their functions and range of validity. Furthermore case-by-case analysis of surface compressional modulus differentiate between the compressible monolyer and the interface near region. Structural dependency of surface activity was confirmed too. Because of pure fatty alcohol ethoxylates it was possible to refine the correlation between these characteristic regions and molecular structures. First of all formation of interface near region starts after saturation of the compressible monolayer. But in case of long fatty alcohol ethxylates formation of the interface near region did not occur. In this case saturation of the top layer induce formation of water-soluble aggregates. Therefore compression of the surface induced saturation of the surface and induced micelle formation far below cmc. At last using this approach to characterise surfacepressure-area isotherms of technical fatty alcohol ethoxylate it was possible to get new insight in processes of solubilisation and emulsification of other compounds.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Physikalische Chemie und Elektrochemie
Dokument erstellt am:	25.02.2015
Dateien geändert am:	25.02.2015
Promotionsantrag am:	08.01.2015
Datum der Promotion:	29.01.2015