Dispersionen und Emulsionen

Die industrielle Herstellung kolloidaler Stoffe und die Optimierung ihrer Eigenschaften für den praktischen Einsatz erfordern ein grundlegendes Verständnis kolloidchemischer Reaktionen. Dieses Buch behandelt aus der Vielzahl kolloidaler Systeme die Dispersionen und Emulsionen, weil sie in der Technik die wichtigsten kolloid-dispersen Systeme darstellen. Es ist gleichzeitig eine Einführung in die experimentelle kolloidchemische Praxis und in die Meßmethoden, wie sie an Hochschulen und in der Industrie benötigt werden.

1 Kolloidale Verteilungen und ihre technische Bedeutung.- 1.1 Kolloidale Systeme.- 1.2 Kolloide in der Technik.- Literatur.- 2 Elektrostatisch stabilisierte Dispersionen (DLVO-Theorien).- 2.1 Stabilisierungsmechanismen.- 2.2 Die Oberflächenladung.- 2.3 Die diffuse Ionenschicht.- 2.3.1 Gouy-Chapman-Modell.- 2.3.2 Stern-Modell.- 2.4 Elektrostatische Wechselwirkung zwischen kolloidalen Teilchen..- 2.4.1 Teilchen mit gleichen Oberflächenpotentialen.- 2.4.2 Teilchen mit unterschiedlichen Oberflächenpotentialen.- 2.5 Van-der-Waals-Wechselwirkung.- 2.6 Stabilität der Dispersionen.- 2.6.1 Gesamtwechselwirkungskurven.- 2.6.2 Repeptisation.- 2.6.3 Der Stabilitätsfaktor.- 2.6.4 Koagulation im sekundären Minimum.- 2.6.5 Unpolare Dispersionsmittel.- 2.7 Zusätzliche Wechselwirkungen.- 2.7.1 Ionen-Ionen-Korrelation.- 2.7.2 Attraktion nach Sogami.- 2.7.3 Strukturelle Kräfte.- Literatur.- 3 Die Stabilität elektrostatisch stabilisierter Dispersionen.- 3.1 Koagulation durch Salze.- 3.2 Spezifische Ioneneffekte.- 3.3 Einfluß des pH-Wertes.- 3.4 Einfluß der Komplexbildung.- 3.5 Anisometrische Teilchen.- 3.6 Tonmineraldispersionen.- 3.7 Scherinduzierte Koagulation.- 3.8 Selektive Koagulation.- 3.9 Einfluß organischer Lösungsmittel.- 3.10 Destabilisierung und Stabilisierung durch Tenside.- 3.11 Einfluß von Polymeren.- Literatur.- 4 Kolloidale Dispersionen und Polymere.- 4.1 Stabilisierung und Destabilisierung kolloidaler Dispersionen durch Polymere.- 4.2 Polymerlösungen.- 4.3 Polymeradsorption.- 4.4 Flockung durch Polymere.- 4.4.1 Ladungsneutralisation und Verbrückungsflockung.- 4.4.2 Beispiele für Flockung durch Polymere.- 4.5 Sterische Stabilisierung.- 4.6 Berechnung der sterischen Wechselwirkung.- 4.7 Kritische Flockungspunkte.- 4.8 Einfluß der Van-der-Waals-Wechselwirkung.- 4.9 Verstärkte sterische Stabilisierung.- 4.10 Sterische Stabilisierung durch Polyelektrolyte.- 4.11 Zusammenfassung: Sterische Stabilisierung.- 4.12 Verarmungseffekte.- 4.13 Verarmungseffekte und Phasentrennung.- 4.14 Überlagerung der verschiedenen Stabilisierungsmechanismen.- Literatur.- 5 Herstellung von Dispersionen anorganischer Stoffe.- 5.1 Dispergierverfahren.- 5.2 Dispergierung feinteiliger Stoffe (Peptisation).- 5.3 Tonmineraldispersionen.- 5.4 Aufbaureaktionen.- 5.5 Aufbaureaktionen: Oxidische und sulfidische Systeme.- 5.6 Aufbaureaktionen: Elementarsole.- 5.7 Umwandlung kolloidaler Teilchen.- 5.8 Umsetzungen in der Gasphase.- 5.9 Organosole.- 5.10 Einige Rezepturen.- 5.10.1 SiO2-Dispersionen.- 5.10.2 Eisenoxide.- 5.10.3 Zinksulfid.- 5.10.4 Goldsole.- 5.10.5 Kolloidales Bariumferrit über Mikroemulsionen.- 5.10.6 Handversuche zur Herstellung einiger kolloidaler Dispersionen.- 5.11 Reinigung kolloidaler Dispersionen.- 5.12 Reinigung und Dispergierung von Tonen, Kaolinen und Bentoniten.- Literatur.- 6 Herstellung von Polymerkolloiden.- 6.1 Polymerisationsverfahren.- 6.2 Emulsionspolymerisation.- 6.3 Suspensionspolymerisation.- 6.4 Dispersionspolymerisation.- 6.5 Die Vielfältigkeit von Polymerkolloiden.- 6.6 Herstellungsverfahren.- 6.7 Nichtwäßrige Latexdispersionen.- 6.8 Vorschriften zur Herstellung von Latices.- 6.9 Reinigung von Latexdispersionen.- Literatur.- 7 Herstellung und Eigenschaften von Emulsionen.- 7.1 Eigenschaften von Emulsionen.- 7.2 Bildung von Emulsionen.- 7.3 Stabilität von Emulsionen.- 7.4 Stabilisierungsmechanismen.- 7.5 Phasenumkehr.- 7.6 Die Auswahl der Emulgatoren.- 7.7 Das HLB-Konzept.- 7.8 Das Brechen von Emulsionen.- 7.9 Stabilisierung von Emulsionen durch Feststoffe.- 7.10 Mikroemulsionen.- 7.11 Einige Versuche mit Emulsionen.- Literatur.- 8 Teilchengrößen.- 8.1 Methoden zur Teilchengrößenbestimmung.- 8.2 Mittlere Durchmesser.- 8.3 Mikroskopische Untersuchungen.- 8.4 Lichtstreuung.- 8.5 Trübungsmessungen.- 8.6 Photonenkorrelationsspektroskopie.- 8.7 Sedimentationsmethoden.- 8.7.1 Grundlagen.- 8.7.2 Korngrößenanalyse.- 8.7.3 Gewinnung von Korngrößenfraktionen.- 8.7.4 Scheibenphotozentrifuge.- 8.8 Strömungsmethoden.- 8.8.1 Coulter Counter.- 8.8.2 Kapillarfraktionierung.- 8.8.3 Kraftfeldfraktionierung.- 8.9 Ermittlung der spezifischen Oberfläche durch Coionenausschluß.- 8.10 Anisometrische Teilchen.- Literatur.- 9 Oberflächenladung.- 9.1 Oberflächenladung und Oberflächenpotential.- 9.2 Potentiometrische Titration.- 9.3 Der Ladungsnullpunkt.- 9.4 Modellvorstellungen für oxidische Oberflächen.- 9.5 Untersuchung von Latexdispersionen.- 9.5.1 Potentiometrische Titration.- 9.5.2 Konduktometrische Titration.- 9.6 Ladungsdichte und Kationenaustausch bei Tonmineralen.- 9.7 Der Partikelladungsdetektor.- Literatur.- 10 Oberflächenpotential und elektrokinetisches Potential.- 10.1 Das Oberflächenpotential ?0.- 10.2 Das Potential ?d.- 10.3 Elektrokinetisches Potential.- 10.4 Messung der elektrophoretischen Beweglichkeit.- 10.4.1 Elektrophoretische Beweglichkeit.- 10.4.2 Verschiebung der Grenzfläche.- 10.4.3 Mikroelektrophoretische Messungen.- 10.4.4 Laser-Doppler-Elektrophorese.- 10.4.5 Konzentrierte Dispersionen.- 10.5 Auswertung von Mobilitätsmessungen.- 10.5.1 Retardations- und Relaxationseffekte.- 10.5.2 Oberflächenleitfähigkeit.- 10.5.3 Poröse Teilchen.- 10.5.4 Weiche Teilchen.- 10.5.5 Dispersionen in unpolaren Lösungsmitteln.- 10.5.6 Folgerungen.- 10.6 Elektroakustische Messungen.- 10.7 Sedimentationspotential (Dorn-Effekt).- 10.8 Strömungspotential.- 10.9 Elektroosmose.- 10.10 Beispiele von Mobilitäts- und Zetapotentialmessungen.- 10.10.1 Oxide in Gegenwart von Salzen.- 10.10.2 Oxide und Tenside.- 10.10.3 Umladung durch adsorbierte Polymere.- 10.10.4 Kohle, Bitumen.- 10.10.5 Poröse Teilchen.- 10.10.6 Dispersionen in unpolaren Lösungsmitteln.- 10.10.7 Latices.- Literatur.- 11 Stabilitätsmessungen.- 11.1 Methoden.- 11.2 Reagenzglastest.- 11.3 Turbiditätsdiagramme.- 11.4 Photometrische Bestimmung der kritischen Koagulationskonzentration und des Stabilitätsfaktors.- 11.5 Durchführung photometrischer Messungen.- 11.6 Turbiditäts-Wellenlängen-Diagramme.- 11.7 Stabilitätsmessungen mit der Photonenkorrelationsspektroskopie..- 11.8 Kapillare Wanderungsgeschwindigkeit.- 11.9 Gefrier-Tau-Tests.- 11.10 Stabilität bei spezifisch absorbierten Gegenionen.- 11.11 Heterokoagulation.- Literatur.- 12 Aggregation.- 12.1 Sedimentation.- 12.1.1 Sedimentationsvorgänge.- 12.1.2 Sedimenttypen.- 12.1.3 Technische Aspekte: Aufrühren, Filtrieren.- 12.1.4 Sedimentvolumina.- 12.2 Gele.- 12.2.1 Typen von Gelen.- 12.2.2 Sol-Gel-Prozesse.- 12.2.3 Zur Struktur von Gelen.- 12.2.4 Thixotropie und Antithixotropie.- 12.2.5 Aggregation von Tonmineralteilchen.- 12.2.6 Fraktale Dimension.- 12.3 Versteifung, Verflüssigung.- 12.3.1 Versteifung durch Polymere.- 12.3.2 Versteifung durch feinteilige Feststoffe.- 12.3.3 Verflüssigung.- 12.4 Geordnete Strukturen.- Literatur.- 13 Rheologische Eigenschaften von Dispersionen.- 13.1 Der Viskositätskoeffizient ?.- 13.2 Grundlagen der Viskositätsmessung (Viskosimetrie).- 13.3 Die fundamentale Bewegungsgleichung.- 13.4 Das Viskositätsgesetz von Einstein und seine Grenzen.- 13.5 Einige Varianten des Fließverhaltens nichtnewtonischer Systeme.- Literatur.- 14 Adsorption aus binären Flüssigkeitsmischungen.- Literatur.- 15 Konstanten, Einheiten, Hyperbelfunktionen, komplexe Zahlen.- 16 Biographische Daten bedeutender Kolloidwissenschaftler.- Literatur.