2e: Lösungsmittelaustausch

Herstellungsschritt 2: Lösungsmittelaustausch

Schema des Lösungsmittelaustauschs

Der zweite Schritt ist ein Vorbereitungsschritt für die überkritische Trocknung: Dieser Schritt wandelt das Hydrogel zuerst in ein Alkogel um, bevor das Gel überkritisch getrocknet wird. Wie das geht, seht ihr im Film.

Aber wozu braucht man den Lösungsmittelaustausch?

Ganz einfach gesagt: Weil Alkohol dann im Folgeschritt leichter und unter sanfteren Bedingungen aus den Poren zu bekommen ist, als Wasser.

Wasser benötigt im Gegensatz zu anderen Lösungsmitteln sehr hohe Temperaturen und Drücke, um in den überkritischen Zustand versetzt zu werden (siehe Tabelle). Außerdem ist es nur sehr schlecht in überkritischem CO2 löslich, welches zum „Auswaschen“ des Lösungsmittels aus den Poren des Gels verwendet wird. Daher wird das Wasser des Hydrogels durch ein anderes Lösungsmittel, z.B. Ethanol ausgetauscht und es entsteht das Alkogel.

LösungsmittelKritische Temperatur [°C]Kritischer Druck [bar]
Wasser 374221
Ethanol24161
Kohlenstoffdioxid3174

Ethanol besitzt den Vorteil, dass es besser in überkritischem Kohlendioxid löslich ist und selbst eine geringere kritische Temperatur und einen geringeren kritischen Druck besitzt (siehe Tabelle). Daher kann die überkritische Trocknung im letzten Herstellungsschritt des Aerogels bei Temperaturen nahe des kritischen Zustands von Kohlenstoffdioxid erfolgen. Typische Bedingungen des überkritischen Trocknungsprozesses liegen bei 60 °C und 120 bar.


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