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Kern-Schale Kolloide

 An hochkonzentrierten Dispersionen von vernetzten Polystyrol-Kolloiden in 2-Ethylnaphthalin (isorefraktiv zu Polystyrol (PS)) kann mittels der dynamischen Lichtstreuung die kollektive Dynamik der Kolloide gemessen werden. Möchte man die Dynamik einzelner Teilchen in der konzentrierten Dispersion untersuchen, so müssen diese Tracer optisch "sichtbar" gemacht werden. Dazu werden Kern-Schale-Kolloide benötigt, dessen Kerne aus einem Polymer bestehen, welches einen anderen Brechungsindex als PS besitzt. Die Schale besteht aus vernetztem PS, damit die Tracer die gleichen Wechselwirkungen zu den Host-Kolloiden besitzen. Um eine definierte Kern-Schale-Morphologie zu erhalten, muß man gewährleisten, daß sich das Schalenpolymer nicht mit dem Kernmaterial vermischt. Dazu werden mittels seifenfreier Emulsionspolymerisation in einem "batch"-Ansatz (alles Monomer im Wasser dispergiert) hochvernetzte Poly(t-butylacrylat)-Kolloide hergestellt. Durch die starke Vernetzung wird die Mobilität der Polymersegmente herabgesetzt. In einem zweiten Schritt wird das Schalenmaterial aufgebracht. Hierbei ist zu beachten, daß das Schalenpolymer nur auf die Kern-Kolloide aufwächst und sich keine Kolloide aus reinem Schalenpolymer bilden (Zweitnukleation). Diese Zweitnukleation kann unterdrückt werden, wenn die Teilchenzahldichte der Kerne groß genug gewählt wird und das Monomer für die Schale langsam zugetropft wird (in Gegensatz zu einem "batch"-Ansatz). Die Geschwindigkeit wird so langsam eingestellt, damit das Monomer polymerisieren kann, bevor der nächste Tropfen zugefügt wird ("starved-feed"-Bedingung).temkl.jpg

In der Transmissionselektronenmikroskopieaufnahme
(Vergrößerung)
kann man die Morphologie eines auf diese Weise hergestellten Kern-Schale Kolloids gut erkennen. Das Polymer des Kernes erscheint im Elektronen-mikroskop heller als das Schalenmaterial Polystyrol. Die Grenze zwischen Kern und Schale ist sehr scharf und es sind keine Einschlüsse von PS im Kern zu erkennen. Die Morphologie der Kern-Schale Kolloide kann auch durch Analyse des Formfaktors untersucht werden.
 

 

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