Content: In order to solve the negative impact of coating on water vapor permeability of leather and overcome the poor water resistance of polyacrylate leather finishing agent, it was proposed that the mesoporous SiO2 spheres with hollow structure instead of traditional surfactant were introduced into polyacrylate by Pickering emulsion polymerization. It was expected to increase the water vapor permeability of polyacrylate film by increasing the path and shortening the route of water vapor molecules through the film, and improve the water resistance of film by avoiding the use of surfactant. Hence, stable Pickering emulsion stabilized by mesoporous hollow SiO2 spheres was prepared and its stability was investigated by Turbiscan Lab in this paper. Water vapor permeability, water uptake and mechanical property of polyacrylate film were also studied. Compared with emulsion stabilized by surfactant, Pickering emulsion indicated excellent stability with lower TSI value of 0.5. Contrasted with polyacrylate film with SDS, the introduction of mesoporous hollow SiO2 spheres can improve the water vapor permeability of polyacrylate film. Meanwhile, water absorption measurements showed that the water absorption ratio of the film with mesoporous hollow SiO2 spheres decreased from 112.34 to 40.84%, possessing the ideal ability to water resistance of polyacrylate film. Its film with mesoporous hollow SiO2 spheres also revealed increases of up to 188% in tensile strength and 41.15% in elongation at break. This study can provide a theoretical foundation for designing and synthesizing leather finishing agent with excellent stability, water vapor permeability and water resistance synchronously. Take-Away: 1. Mesoporous hollow SiO2 spheres stabilized Pickering emulsion exhibits outstanding stability. 2. The introduction of mesoporous hollow SiO2 spheres can improve the water vapor permeability of polyacrylate membrane. 3. Polyacrylate membrane shows excellent water resistance.

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Des émulsions particulièrement stables peuvent être formulées à l'aide de particules colloïdales (émulsions dites de Pickering). L'objectif de cette étude est d'accéder à la compréhension des mécanismes de stabilisation des interfaces, ainsi que du lien entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des émulsions. Dans ce cadre, la stratégie adoptée repose sur l'utilisation de particules colloïdales dont les caractéristiques peuvent être variées continûment à la fois en amont par la chimie de synthèse (variation de la mouillabilité, de la déformabilité) et in situ par un stimulus (pH, sel, température...). De plus, les émulsions stabilisées par de telles particules deviennent, elles aussi, sensibles aux stimuli et la déstabilisation des émulsions peut être déclenchée à la demande. Les mécanismes d'adsorption, les interactions entre particules aux interfaces et les propriétés résultantes des émulsions sont étudiés. L'établissement de concepts généraux régissant la stabilisation/déstabilisation des émulsions permet d'en contrôler, via la formulation ou le procédé (température, cisaillement), les propriétés d'usage. Enfin les émulsions stabilisées par des particules colloïdales peuvent être utilisées en tant que précurseurs dans la formulation de matériaux plus complexes : ceci est illustré par l'élaboration de capsules à libération thermostimulée.

I detta projektarbete kommer följande att behandlas; Efter en definition och begreppsförklarande inledande del presenteras en teoretisk genomgång av konsumtionsteori med en mer specifik vinkling mot teorier om kapitalvaror. Därefter kommer en empirisk studie där faktorer som behandlats i teoridelen tas upp som beroendevariabler för efterfrågan på kapitalvaran bil. Slutsatserna som dras är att räntenivån påverkar bilinköp mest, troligen för att kreditkostnaderna utgör en allt större del av hushållens disponibla inkomster. Dessutom bekräftas det att inkomsten fluktuerar mer än konsumtionen och detta gäller också för hushållens konsumtion av nya bilar.

Nous décrivons dans ce travail l'élaboration de latex nanocomposites à base d'oxyde de cérium en vue d'applications dans le domaine des revêtements. Deux procédés originaux ont été développés afin de contrôler la morphologie des particules. Dans un premier temps, nous avons tiré parti de la forte densité de charges des nanoparticules d'oxyde de cérium pour stabiliser des particules de latex obtenues par polymérisation en émulsion ou en miniémulsion " de Pickering ". Dans les deux cas, la réaction est conduite en présence des particules inorganiques et d'un agent complexant à caractère acide, l'acide méthacrylique, en l'absence de tout tensioactif. Des particules de latex, décorées en surface par les nanoparticules d'oxyde de cérium ont été ainsi synthétisées. Par la suite, une stratégie qui consiste à utiliser des chaînes de polymères hydrophiles, réactivables (macro-agent RAFT) et préalablement adsorbées à la surface des nanoparticules d'oxyde de cérium a été envisagée. Ces chaînes polymères comportant à la fois des fonctions carboxyliques et un groupe trithiocarbonate terminal sont capables de stabiliser la suspension colloïdale des nanoparticules et de réamorcer la polymérisation en mode semi-continu permettant ainsi l'encapsulation de l'oxyde de cérium. Une optimisation visant à utiliser un procédé batch a également été évaluée. Quelle que soit la stratégie employée, une attention toute particulière a été portée à la stabilité colloïdale du milieu ainsi qu'à la cinétique de la réaction. La morphologie des particules composites a été caractérisée par MET et cryo-MET et reliée aux conditions de modification de surface et de polymérisation

Ce travail de thèse est une contribution à l'étude des émulsions de Pickering qui ont vu unregain d'intérêt ces dernières années. Bien que l'effet Pickering ait été décrit depuis plus d'un siècle,des études plus systématiques pour comprendre l'activité des particules solides aux interfacesliquide/liquide n'est que partiellement entrepris, surtout en cours de déformation. Plusieurs questionsrestent d'actualité et, en premier, la localisation même des particules à l'interface et le mécanismed'adsorption associé.L'approche proposée dans ce travail de thèse s'inscrit dans cette optique avec en particulier laconsidération d'un événement élémentaire d'une émulsion : une goutte isolée dans une matrice etexaminée suite à un saut de déformation en cisaillement dans un dispositif de cisaillement contrarotatifdéveloppé à PCI. De manière générique, le but est de comprendre la relation entre le comportement dela goutte et la rhéologie complexe (en volume ou en surface) apportée par la dynamique de particulessolides aux interfaces liquide/liquide mobiles. Plusieurs paramètres ont été étudiés en commençant parl'affinité chimique des particules solides avec les phases liquides, la rhéologie des phases liquides, laconcentration et la taille des particules solides ; et pour finir, une attention particulière a été portée àl'effet de la déformation macroscopique et l'âge de la goutte.Plus particulièrement, la mise en évidence de la synergie entre la déformation macroscopiqueet l'âge de la goutte, sur la dynamique d'adsorption des particules à l'interface liquide/liquide et lastructuration de l'interface composée, a permis de proposer une méthodologie pour la modulation de" l'effet mémoire induite par la déformation " lors de la relaxation de la goutte en modifiant lasurface des particules par adsorption de tensioactifs choisis. Ainsi, il a été possible de figer les gouttesliquides dans des formes anisotropes contrôlées. Ce phénomène a été corrélé à une transition liquidesolidede l'interface composée mise en évidence par des mesures des modules rhéologiquesinterfaciaux. Ces derniers ont été, par ailleurs, reliés quantitativement à l'anisotropie des gouttesfigées.

<p>I detta projektarbete kommer följande att behandlas;</p><p>Efter en definition och begreppsförklarande inledande del presenteras en teoretisk genomgång av konsumtionsteori med en mer specifik vinkling mot teorier om kapitalvaror. Därefter kommer en empirisk studie där faktorer som behandlats i teoridelen tas upp som beroendevariabler för efterfrågan på kapitalvaran bil. Slutsatserna som dras är att räntenivån påverkar bilinköp mest, troligen för att kreditkostnaderna utgör en allt större del av hushållens disponibla inkomster. Dessutom bekräftas det att inkomsten fluktuerar mer än konsumtionen och detta gäller också för hushållens konsumtion av nya bilar.</p>

abstract: Polymer-gold composite particles are of tremendous research interests. Contributed by their unique structures, these particles demonstrate superior properties for optical, catalytic and electrical applications. Moreover, the incorporation of “smart” polymers into polymer-gold composite particles enables the composite particles synergistically respond to environment-stimuli like temperature, pH and light with promising applications in multiple areas. A novel Pickering emulsion polymerization route is found for synthesis of core-shell structured polymer-gold composite particles. It is found that the surface coverage of gold nanoparticles (AuNP) on a polystyrene core is influenced by gold nanoparticle concentration and hydrophobicity. More importantly, the absorption wavelength of polystyrene-gold composite particles is tunable by adjusting AuNP interparticle distance. Further, core-shell structured polystyrene-gold composite particles demonstrate excellent catalyst recyclability. Asymmetric polystyrene-gold composite particles are successfully synthesized via seeded emulsion polymerization, where AuNPs serve as seeds, allowing the growth of styrene monomers/oligomers on them. These particles also demonstrate excellent catalyst recyclability. Further, monomers of “smart” polymers, poly (N-isopropylacrylamide) (PNIPAm), are successfully copolymerized into asymmetric composite particles, enabling these particles’ thermo-responsiveness with significant size variation around lower critical solution temperature (LCST) of 31°C. The significant size variation gives rise to switchable scattering intensity property, demonstrating potential applications in intensity-based optical sensing. Multipetal and dumbbell structured gold-polystyrene composite particles are also successfully synthesized via seeded emulsion polymerization. It is intriguing to observe that by controlling reaction time and AuNP size, tetrapetal-structured, tripetal-structured and dumbbell-structured gold-polystyrene are obtained. Further, “smart” PNIPAm polymers are successfully copolymerized into dumbbell-shaped particles, showing significant size variation around LCST. Self-modulated catalytic activity around LCST is achieved for these particles. It is hypothesized that above LCST, the significant shrinkage of particles limits diffusion of reaction molecules to the surface of AuNPs, giving a reduced catalytic activity. Finally, carbon black (CB) particles are successfully employed for synthesis of core- shell PNIPAm/polystyrene-CB particles. The thermo-responsive absorption characteristics of PNIPAm/polystyrene-CB particles enable them potentially suitable to serve as “smart” nanofluids with self-controlled temperature. Compared to AuNPs, CB particles provide desirable performance here, because they show no plasmon resonance in visible wavelength range, whereas AuNPs’ absorption in the visible wavelength range is undesirable. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Chemical Engineering 2015

In dieser Arbeit werden verschiedene Verfahren vorgestellt, um Saturnpartikel herzustellen. Es wird die Selbstanordnung von erfolgreich hergestellten Saturnpartikeln untersucht. Im ersten Teil werden durch ein äquatoriales Ätzverfahren Saturnpartikel mit hydrophoben Kappen sowie einem hydrophilen Gürtel aus hydrophob beschichteten sphärischen Partikeln hergestellt. Mit einer Monolage dieser Saturnpartikel können Membranen aus Wasser (sogenannte Pickering-Membranen) stabilisiert werden. Die Pickering-Membranen sind über einen Zeitraum von mehreren Tagen stabil und lassen Permeabilitätsuntersuchungen zu. Diese Pickering-Membranen können als ein Spezialfall einer Supported Liquid Membrane angesehen werden. Es werden die Permeabilitätsunterschiede von Kohlenstoffdioxid gegen Luft sowie Luft gegen Schwefelhexafluorid betrachtet. Die resultierenden Werte stimmen in zufriedenstellender Weise mit theoretisch – nach dem für Supported Liquid Membranes gängigen Löslichkeits-Diffusionsmodell – berechneten Werten überein. Im zweiten Teil werden Partikel über Float-casting in Membranen eingebettet und dadurch rundherum – nicht jedoch an den Polkappen – äquatorial maskiert. Anschließend wird Gold aufgedampft und die maskierende Membran entfernt, sodass Saturnpartikel zurück bleiben. Die Saturnpartikel weisen hydrophile Kappen sowie einen hydrophoben Gürtel auf. An einer Öl-Wasser-Grenzfläche kommt es zu einer Selbstanordnung dieser Saturnpartikel durch Verknüpfung ihrer Gürtel in Form von zweidimensionalen Netzwerken. In diesen Netzwerken können einfache geometrische Formen gefunden werden. Es ist dabei nicht möglich, die Partikel durch einen Krafteintrag in einem flächendeckenden Muster zu organisieren. Die Untersuchung erfolgt durch konfokale Fluoreszenzspektroskopie. Die Goldkappen der Saturnpartikel zeigen ein Fluoreszenzsignal.:Bibliographische Beschreibung und Referat Danksagung Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Theoretischer Teil 2.1 Januspartikel 2.1.1 Herstellungsmöglichkeiten 2.1.1.1 Herstellung durch Oberflächenmodifizierung 2.1.1.2 Phasenseparation zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten 2.1.1.3 Herstellung aus Bausteinen über Selbstanordnung 2.1.2 Anwendung 2.2 Saturnpartikel 2.2.1 Herstellung durch Oberflächenmodifizierung 2.2.2 Herstellung durch Phasenseparation von nicht mischbaren Flüssigkeiten 2.2.3 Herstellung aus Bausteinen über Selbstanordnung 2.3 Partikelstabilisierte Membranen 2.4 Aktuelle Fortschritte in der Gastrennung Mittels Gestützter Flüssigmembranen 2.4.1 Gestützte Flüssigmembranen (Supported Liquid Membranes) 2.4.2 Flüssigkeiten 2.4.2.1 Nicht-Ionische Flüssigkeiten 2.4.2.2 Ionische Flüssigkeiten 2.4.2.3 Stark Eutektische Lösemittel 2.4.3 Matrixmaterialien 2.4.4 Träger 2.4.5 Trennaufgaben 2.4.5.1 CO2/N2 2.4.5.2 CO2/CH4 2.4.5.3 Alken/Alkan 2.4.5.4 Andere Trennaufgaben 2.4.6 Einfluss von Temperatur und Druck 2.4.7 Stabilität 2.4.8 Simulationen 2.4.9 Zusammenfassung und Ausblick des Kapitels 2.5 Grenzflächen 2.5.1 Grenzflächenspannung 2.5.2 Kontaktwinkel und Benetzung 2.5.3 Partikelassistierte Benetzung 2.5.3.1 Float-casting 2.6 Modifizierung von Oberflächen durch Selbstorganisierende Monoschichten 2.6.1 Silanisierung von Oberflächen 2.6.2 Thiolisierung von Oberflächen 2.7 Fluoreszenz 2.8 Netzwerkanalyse 3 Ergebnisse und Diskussion 3.1 Herstellung von Saturnpartikeln durch schrittweises Einsinken in ein Polymer 3.2 Herstellung von Saturnpartikeln mit geätztem Ring mit Ätzzelle 3.2.1 Beschreibung der Ätzzelle 3.2.2 Optimierung des Verfahrens 3.2.2.1 Einlegen der Thermoplastischen Folien in Ethanol 3.2.2.2 Einführung eines Luer-Lock-Systems 3.2.2.3 Erhöhung der Pumpgeschwindigkeit bei der Reinigung 3.2.3 Beschreibung der erhaltenen Saturnpartikel 3.3 Pickering-Membranen stabilisiert durch Saturnpartikel mit geätztem Ring 3.3.1 Permeabilitätsuntersuchungen von Pickering-Membranen 3.3.1.1 Theoretische Permeanzen 3.3.1.2 Experimentelle Permeanzen 3.4 Herstellung von Saturnpartikeln durch Beschichtung mit Gold und graduelles Ätzen 3.5 Herstellung von Saturnpartikeln über Float-casting 3.5.1 Herstellung von Saturnpartikeln über Float-casting: Glaspartikel 3.5.2 Herstellung von Saturnpartikeln über Float-casting: Siliziumdioxidpartikel 3.5.3 Herstellung von Saturnpartikeln über Float-casting: Silsesquioxanpartikel 3.5.3.1 Bestimmung der Schichtdicke des Goldes 3.5.3.2 Membranherstellung mit Silsesquioxanpartikel über Floatcasting 3.5.3.3 Oberflächenmodifizierung der Goldkappen 3.6 Selbstanordnung von Saturnpartikeln unter dem Konfokalmikroskop 3.6.1 Erste Anordnungen 3.6.2 Einsatz von Zinkbromidlösungen 3.6.3 Fluoreszenz von Saturnpartikeln bei verschiedenen Flüssigkeitsgemischen 3.6.4 Fluoreszenz der Goldkappen 3.6.5 Flüssigkeitsmeniskus in den Probengefäßen 3.6.6 Messung an der Flüssig-Flüssig-Grenzfläche 3.6.7 Schallunterstützte Anordnung 3.6.8 Mathematische Beschreibung der Saturnpartikelnetzwerke 4 Zusammenfassung und Ausblick 5 Experimenteller Teil 5.1 Eingesetzte Chemikalien 5.2 Verwendete Geräte 5.3 Partikelsynthese und -oberflächenmodifikation 5.3.1 Herstellung von Siliziumdioxidpartikeln im Submikrometermaßstab 5.3.2 Herstellung von Polystyrolpartikeln im Mikrometermaßstab 5.3.3 Oberflächenmodifizierung von Glaspartikeln mit Silanen 5.4 Saturnpartikel durch schrittweises Einsinken in ein Polymer 5.5 Saturnpartikel durch Beschichtung mit Gold und graduelles Ätzen 5.6 Saturnpartikel mit geätztem Ring mit Ätzzelle 5.6.1 Pickering-Membranen in einem Rollrandgläschen 5.6.2 Pickering-Membranen in der Permeationsapparatur und Permeationsuntersuchungen 5.7 Saturnpartikeln über Float-Casting 5.7.1 Glaspartikel, Supelco Glass Beads 5.7.2 Siliziumdioxidpartikel, Stöberpartikel 5.7.3 Silsesquioxanpartikel, Tospearls 5.8 Kontaktwinkelmessungen 5.8.1 Kontaktwinkel von Partikeln 5.8.2 Kontaktwinkel von planaren Substraten 5.9 Konfokalmikroskopieaufnahmen 5.9.1 Fluoreszenzlösungen 5.9.2 Konfokalmikroskopieprobengefäße 5.9.3 Subwoofer 5.9.4 Messungen am Konfokalmikroskop 5.10 Rasterelektronenmikroskopieaufnahmen 5.11 Plasmaätzen Literaturverzeichnis Selbstständigkeitserklärung Lebenslauf Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge

Emulsions, comprising dispersed oil or water droplets stabilized by surfactants, are widely employed across industries. However, conventional surfactants raise environmental concerns, and emulsions may encounter stability challenges during storage. A promising alternative lies in Pickering emulsions, where particles adhere irreversibly at the water-oil interface, providing enhanced stability. Recent research explores the use of natural bio-based particles as interfacial stabilizers for creating Pickering emulsions, offering improved stability and environmental friendliness. This significant change towards particle-stabilized emulsions addresses sustainability and efficacy concerns. This dissertation investigates the application of cellulose nanofibrils (CNFs) in stabilizing Pickering emulsions for the development of functional microcapsules with diverse applications. A novel CNF aerogel with a hierarchical pore structure was developed using n-hexane-CNF oil-in-water (O/W) Pickering emulsions as templates. These hollow microcapsule-based CNF (HM-CNF) aerogels demonstrated high oil absorption capacities of 354 grams per gram for chloroform and 166 grams per gram for n-hexadecane, without requiring hydrophobic modifications, highlighting their potential as environmentally sustainable and high-performance oil absorbents. Further, the research explored the microencapsulation of n-hexadecane, an organic phase change material (PCM), within a hybrid shell of CNFs and chitin nanofibers (ChNFs). This method significantly improved the thermal stability of the encapsulated n-hexadecane, with maximum weight loss temperatures increasing from 184 degrees Celsius to 201 degrees Celsius with ChNF loading. The char yield also increased with ChNF content, indicating enhanced thermal degradation resistance. These emulsions demonstrated stability in various ionic solutions and elevated temperatures, showcasing their potential for applications such as thermal energy storage, cosmetics, food, and pharmaceuticals. Additionally, the dissertation examined stable water-in-oil (W/O) inverse Pickering emulsions using TEMPO-treated cellulose nanofibrils (TCNF). These emulsions, stabilized by TCNF-oleylamine complexes, exhibited droplet sizes ranging from 27 micrometers to 8 micrometers depending on TCNF concentration. They maintained stability under varying pH, ionic strength, and temperature conditions and demonstrated the encapsulation of water-soluble components like phytic acid, highlighting their versatility for diverse encapsulation applications. Overall, the research presents significant advancements in the utilization of CNF-stabilized Pickering emulsions, employing them as templates for fabricating aerogels and microcapsules. This approach enhances oil absorption, thermal stability, and encapsulation capabilities, offering eco-friendly solutions for diverse applications.