Pickering Emulsioonid Power Ultrasonics
- Pickering-emulsioonid on stabiliseeritud tahkete osakestega.
- Pickeringu emulsioonid veenvad oma "emulgaatorivaba" märgi ja nende suurenenud stabiilsuse tõttu.
- Ultraheli on ideaalne vahend Pickering emulsioonide loomiseks, esiteks stabiliseerivate osakeste hajutamiseks veefaasi ja teiseks õli / vee faasi emulgeerimiseks.
Pickeri emulsioonid
Pickering emulsioonid stabiliseeritakse adsorbeerunud tahkete osakeste asemel emulgaatorit või pindaktiivset ainet. Sellest tulenevalt võib Pickering emulsioone pidada "emulgaatorivabaks" või “pindaktiivne aine vaba” kuna need on stabiliseerunud tahkete osakestega. Kui õli ja vesi segunevad ja väikesed õlitilkad moodustuvad ja hajuvad kogu vees, siis lagunevad lõpuks kogused, mis vähendavad süsteemi energiakogust. Kuid kui segule lisatakse tahked osakesed, seotakse nad liidese pinnaga ja takistatakse piiskade kokkusattumist, mistõttu emulsioon muutub stabiilsemaks.
Toode ilma emulgaatorita on eriti huvitav toodete valmistamiseks, mille puhul pindaktiivsete ainete kasutamisel on negatiivsed mõjud, nt farmaatsia- ja kosmeetikatoodete puhul. Pealegi näitavad Pickering emulsioonid võrreldes emulsioonidega, mis on stabiliseeritud tavapäraste emulgaatoritega, paranenud stabiilsust. Tahkete osakeste tilkkiht toimib koelasktsena jäiga barjäärina. See tähendab, et isegi kontsentreeritud emulsioonid saab Pickeringi emulsioonide abil tõhusalt stabiliseerida. Tahked nanoosakesed, mis on adsorbeeritud õli-vee liidese vahel, on osaliselt sukeldatud vees ja õlikeskkonnas, nii et stabiliseerivad nanoosakesed võivad omada hüdrofiilset, hüdrofoobset või amfifiilset omadust. Osakeste kuju ja osakeste suurus mõjutavad ka emulsiooni stabiilsust.
Ultraheli homogeniseerimise kõrge mehaanilise nihkejõud ületab faasiliideste vahelise energiabarjääri. Pealegi purustab ultraheliga lõikamine nanoosakeste agregaate ja aglomeraate ja loob väga polüdispersi emulsiooni.
Pöörlevat emulsiooni valmistamiseks kasutatakse mõlemat sammu:
- adsorbeerunud osakeste hajutamiseks vesifaasi
- o / w segu emulgeerimiseks
Emulsioonide ultraheli reaktor
Ultraheli emulsioon
Pickering emulsioon ränidioksiidiga
Esmalt dispergeeriti hüdrofiilse fumeeritud ränidioksiidi pulbrid (nagu Aerosil® 200 või Aerosil® 380) ultroneetilise seadmena, kasutades selleks 100 nm aglomeraate.
Teisel etapil valmistati ultraheliga töötlemise abil stabiilne emulsioon 20 massiprotsendi õliga ja 2-10nm läbimõdutusega tilgakujuline suurus.
Et saada stabiilset, läbipaistvat emulsiooni butanool, etüülatsetaat, butüül-laktaat ja dietüüladipaat 6% vesilahuses ränidioksiidist. Stabiliseeritud emulsiooni saamiseks on diisobutüüladipaadi jaoks vaja vähemalt 8% ränidioksiidi.
Kõik valmistatud emulsioonid on näidanud, et need on stabiilsed vähemalt 6 kuud.
Kuigi funktsionaliseeritud ränidioksiid (SiO2) on üks levinumaid osakesi, teisi osakesi nagu Fe3O4, hüdroksüapatiit, monodispersne polüstüreen lateksiosakesed, tsüklodekstriin ja maltodekstriin, halloysite nanotorud, hematiit (α-Fe2O3) mikroosakesed, polü (metüülmetakrülaat) (PMMA), lahustumatud kitosaani / želatiin-B kompleksi osakesed jne on edukalt kasutatud stabiilsete Pickering emulsioonide loomiseks.
Faktid Tasub teada
Õli-vees (o / w) Pickering emulsioonid
Õli-in-vee Pickering emulsioon viitab emulsioonile, kus õlipihud on pidevas faasis vees hajutatud. Seda Pickerti emulsiooni tüüpi stabiliseerivad nanoosakesed, mille kontaktnurk on alla 90 °. o / w Pickering-emulsioonid saab stabiliseerida, näiteks kasutades fumeeritud ränidioksiidi, Fe3O4 nanoosakesed. Nende Pickeri emulsioonide õli faas võib koosneda vastavalt dodekaanist, oktadekenüül-suktsiinhappe anhüdriidist (ODSA), tolueenist ja butüülbutüraadist vees.
Vesi õlis (w / o) Pickering emulsioonid
Vee-in-Oil Pickering emulsioonid sisaldavad tilgakesi vees dispergeeritud faasi ja õli pidev faas. Nanoosakesed, mille kontaktnurk on suurem kui 90 °, on nende tüüpi emulsioonide jaoks parimad stabiliseerivad ained. o / w Pickeringu emulsioone saab stabiliseerida magnetilise nanoosakesi kasutades.
Complex Pickering emulsioonid
Topelt- või mitmekordsed Pickering emulsioonid (mass / mass / mass / mass / mass / -s) on keerulised polüdisperssed süsteemid, kus pisikesi tilgakesi suspendeeritakse suuremates tilkades, mis on lisaks pidevalt suspendeeritud. Mitme Pickering emulsiooni jaoks viiakse läbi kaheetapiline emulgeerimisprotsess: For aw / o / w emulsiooni, esimeses emulgeerimisetapis emulsioon / -olatsioon stabiliseeritakse hüdrofoobsete nanoosakestega; teises emulgeerimisetapis kasutatakse stabilisaatorina hüdrofiilseid nanoosakesi. Mitu emulsiooni võib moodustada vees-õlis-vees (w / o / w) või õli-vees-õlis (o / mass / o).
w/o/w emulsioone kasutatakse sageli erinevate hüdrofiilsete toimeainete ja uimastite (nt vitamiinid, antioksüdandid, ensüümid, vaktsiinid, hormoonid) sõidukite/kandjate puhul, mis lastakse seejärel aeglaselt välja. Kuna mõned toimeained rändavad ka välimisest kuni mitme emulsiooni sisemise faasita, töötavad sellised w/o/w emulsioonid ideaalselt aktiivsete ainete alaarenenud vabastamise/püsiva vabastamise eest.
Tilk silda
Mõnes Pickeri emulsioonisüsteemis esinev ainulaadne nähtus on tilk ületada. Kolbotsüklist väljaulatuv kolloid võib samaaegselt adsorbeerida teisele liidesele, mis ühendab kaks tilka. Sillad koosnevad kolloidosakeste monokihtidest ja tilgad eraldatakse ainult pideva faasi õhuke kilega.
Ränidioksiidi ultraheli dispersioon