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Suspensionspolymerisation

Stabilitätsbereich einer turbulenz-stabilisierten Emulsion

Um eine stabile Emulsion mit konstanter Teilchengrößenverteilung zu erhalten, muss der Einfluss von Koaleszenz, Zerteilung und Aufrahmen beachtet werden. Die Tropfen sollen weder koaleszieren noch zerteilt werden und auch nicht aufrahmen. Das Scherfeld des Rührers muss also hoch genug sein, um die Adhäsionskraft der Tropfen zu überwinden. Die Adhäsion hängt von der Grenzschicht der Tropfen ab und ist bei sonst gleichen Bedingungen direkt proportional zum Tropfendurchmesser. Unterhalb eines bestimmten Mindestdurchmessers dmin werden die Tropfen durch das gegebene Scherfeld nicht mehr zerteilt. Mit steigendem Durchmesser werden sie allerdings auch leichter voneinander getrennt, bis ein maximaler Teilchendurchmesser erreicht ist, ab dem die Grenzflächenspannung nicht mehr ausreicht, um den Tropfen im Scherfeld stabil zu halten. Außerdem wirkt noch die Schwerkraft auf das System ein, und deshalb neigt die Emulsion bei größeren Tropfen zum Aufrahmen. Alle drei Einflüsse (Adhäsionsenergie, Grenzflächenenergie und Auftrieb) müssen über den Energieeintrag durch den Rührer kompensiert werden. Trägt man den Teilchendurchmesser und die Rührerdrehzahl in einem doppelt logarithmischen Diagramm auf, so lassen sich maximale und minimale Teilchendurchmesser sowie der maximale und minimale Energieeintrag in das System ablesen.

Abb.1
Stabilitätsbereich einer turbulenz-stabilisierten Emulsion

d = Tropfendurchmesser N = Rührerdrehzahl d min = Mindesttropfendurchmesser; unterhalb dieses Wertes werden die Tropfen nicht mehr zerteilt d max = maximaler Teilchendurchmesser; oberhalb dieses Wertes wird der Tropfen instabil ε max = maximaler Energieeintrag ε min = minimaler Energieeintrag

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