Die Entwicklung nachhaltiger Rheologiemodifikatoren gewinnt zunehmend an Bedeutung, da viele herkömmliche Strukturgeber aus fossilen Rohstoffen stammen, oftmals nur begrenzt biologisch abbaubar sind oder als Mikroplastik klassifiziert werden müssen. Dadurch entsteht ein klarer Bedarf an umweltfreundlichen Alternativen, die erstrebenswerte rheologische Eigenschaften ermöglichen, ohne auf traditionelle synthetische Polymere zurückzugreifen.
Mikrobielle Biotenside stellen ferner eine vielversprechende Klasse erneuerbarer und biologisch abbaubarer Amphiphile dar, die komplexe Strukturen wie wurmartige Mizellen bilden können, welche in Konsumgütern weit verbreitet zur rheologischen Modifizierung eingesetzt werden.
Wurmartige Mizellen zeigen jedoch trotz starker Verschlaufungen ein terminales Fließverhalten und können daher keine “echte” Fließgrenze erzeugen – ein entscheidendes Merkmal zur Stabilisierung heterogener Systeme wie Suspensionen oder Emulsionen. Um eine definierte Fließgrenze zu erzeugen, ohne erneut nicht biologisch abbaubare Polymere einzusetzen, bieten niedrigmolekulare Gelatoren (LMWGs) eine attraktive, mikroplastikfreie Alternative. Da Tenside jedoch die Nukleation und Netzwerkarchitektur von LMWGs stark beeinflussen können, ist das Design kombinierter Biotensid?LMWG?Systeme nicht trivial.
In dieser Arbeit untersuchen wir das kombinierte Self Assembly von Mannosylerythritol Lipid B (MEL?B), einem mikrobiellen Biotensid, das bereits bei niedrigen Konzentrationen wormlike micelles bildet, und einem Bis?Urea?LMWG, der aus 4,4??Methylen­diphenyl­diisocyanat und L?Alaninol synthetisiert wurde (MDI?2). Mittels Rotationsrheologie und diffusing wave spectroscopy (DWS) wurden die Gelierungskinetik, die Entwicklung der rheologischen Eigenschaften und die Strukturänderungen während der Netzwerkbildung charakterisiert.
Unsere Ergebnisse deuten auf einen orthogonalen Selbstassemblierungsmechanismus hin, bei dem die MDI?2?Fasern unabhängig vom mizellaren Netzwerk des MEL-B wachsen. Diese entkoppelte Assemblierungs ermöglicht die gleichzeitige Ausprägung von Viskoelastizität durch das Mizellnetzwerk und einer durch LMWG induzierten Fließgrenzen. Damit kann das System einen nachhaltigen, mikroplastikfreien Ansatz zur Entwicklung gezielt einstellbarer rheologischer Profile für Verbraucherprodukte bieten.