Pickering-emulsioita Power Ultrasonicsilla
- Pickering-emulsioita stabiloidaan kiinteillä hiukkasilla.
- Pickering-emulsiot vakuuttavat niiden "emulgoimattomasta" luonteesta ja niiden paremmasta stabiliteetista.
- Ultraääni on täydellinen työkalu Pickering-emulsioiden tuottamiseksi ensin hajottaen stabiloivat hiukkaset vesifaasiin ja toiseksi emulgoimaan öljy / vesi-faasi.
Pickering-emulsioita
Pickering-emulsioita stabiloidaan adsorboituneilla kiinteillä hiukkasilla emulgaattorin tai pinta-aktiivisen aineen sijasta. Siten Pickering-emulsioita voidaan pitää "emulgaattoreina" tai “pinta-aktiivista ainetta” koska ne stabiloidaan kiinteillä hiukkasilla. Jos öljyä ja vettä sekoitetaan ja pieniä öljypisaroita muodostuu ja hajoaa koko vedessä, lopulta pisarat yhdistyvät vähentämään energian määrää järjestelmässä. Kuitenkin, jos kiinteään hiukkasia lisätään seokseen, ne sitovat liitoksen pintaan ja estävät pisaroiden liukenemisen, jolloin emulsio on vakaampi.
Muodostuminen ilman emulgointiainetta on erityisen mielenkiintoinen sellaisten tuotteiden formuloinnille, joiden pinta-aktiivisten aineiden käyttö on kielteisiä esimerkiksi lääke- ja kosmetiikkatuotteissa. Lisäksi Pickering-emulsioilla on parempi stabiilius verrattuna emulsioihin, jotka stabiloidaan tavanomaisilla emulgointiaineilla. Kiinteiden hiukkasten pisaranpäällyste toimii jäykkänä estona yhteenlaskua vastaan. Tämä tarkoittaa, että jopa erittäin konsentroidut emulsiot voidaan tehokkaasti stabiloida Pickering-emulsioiksi. Kiinteät nanopartikkelit, jotka adsorboidaan öljy-vesirajapinnan välillä, osittain upotetaan veteen ja öljyyn, niin että stabiloivilla nanopartikkeleilla voi olla hydrofiilisiä, hydrofobisia tai amfifiilisiä ominaisuuksia. Hiukkasten muoto ja hiukkaskoko vaikuttavat myös emulsion stabiilisuuteen.
Ultraäänisen homogenoinnin korkeat mekaaniset leikkausvoimat voittavat energiarajun vaiherajapintojen välillä. Lisäksi sonikointi katkaisee nanopartikkeleiden aggregaatit ja agglomeraatit ja luo erittäin polydispergendiemulsion.
Sonikaatiota käytetään molempien keräilyemulsion valmistuksen vaiheisiin:
- adsorboidut hiukkaset dispergoituvat vesifaasiin
- emulgoida o / w-seos
Pickering-emulsio silika-aineella
Aluksi hydrofiiliset höyrystyneet piidioksidijauheet (kuten Aerosil® 200 tai Aerosil® 380) dispergoitiin 100 nm: n agglomeraateiksi veteen käyttäen ultraäänilaitetta.
Toisessa vaiheessa valmistettiin sonikaatiolla stabiilit emäkset, joissa oli 20 paino-% öljyä ja halkaisijaltaan 2 - 10 nm halkaisijaltaan pisarakoosta.
Vakaiden, läpinäkyvien butanolin, etyyliasetaatin, butyylilaktaatin ja dietyyliadipaatin emulsioiden saamiseksi vesifaasiin vaadittiin 6% piidioksidia. Diisobutyyliadipaatille tarvitaan vähintään 8% piidioksidia stabiilin emulsion saamiseksi.
Kaikkien valmistettujen emulsioiden on osoitettu pysyvän vähintään 6 kuukauden ajan.
Vaikka paljain sekä funktionalisoitu silika (SiO2) on yksi yleisimmin käytetyistä hiukkasista, muut hiukkaset kuten Fe3O4, hydroksiapatiitista, monodispergistä polystyreeniä lateksipartikkeleita, syklodekstriini ja maltodekstriini, hallosiittiset Nanoputket, hematiitti (α-Fe2O3) mikrohiukkasia, poly (metyylimetakrylaattia) (PMMA), liukenemattomia kitosaani / gelatiini-B-kompleksihiukkasia jne. on käytetty onnistuneesti stabiilien Pickering-emulsioiden muodostamiseksi.
Ultraäänireaktori emulsioille
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Öljy vedessä (o / w) Pickering-emulsioita
Öljy vedessä Pickering-emulsio viittaa emulsioon, jossa öljy pisarat hajoavat veteen jatkuvana faasina. Tällaisia Pickering-emulsioita yleensä stabiloidaan nanohiukkasilla, joiden kosketuskulma on alle 90 °. o / w Pickering-emulsioita voidaan stabiloida esimerkiksi käyttämällä höyrystettyä piidioksidia, Fe3O4 nano-hiukkasia. Näiden Pickering-emulsioiden öljyfaasi voi koostua esim. Dodekaanista, oktadekenyylimeripihkahappoanhydridistä (ODSA), tolueenista ja butyylityraatista vedessä vastaavasti.
Vesi-in-oil (w / o) Pickering emulsioita
Vesi-öljy-Pickering-emulsioissa on vesipisaroita dispergoituneena faasina ja öljynä jatkuvana faasina. Nano-partikkelit, joiden kosketuskulma on yli 90 °, ovat parhaita stabilointiaineita näille emulsioille. o / w Pickering-emulsioita voidaan stabiloida käyttämällä magneettisia nanopartikkeleita.
Complex Pickering -emulsiot
Kaksinkertaiset tai useat Pickering-emulsiot (w / o / w tai o / w / o) ovat monimutkaisia polydispesäkkeitä, joissa pienet pisarat suspendoidaan isompiin pisaroihin, jotka lisäksi suspendoidaan jatkuvaan faasiin. Useille Pickering-emulsioille suoritetaan kaksivaiheinen emulgointiprosessi: Aw / o / w-emulsiota varten ensimmäisessä emulgointivaiheessa emäksinen emulsio vakiinnutetaan hydrofobisilla nanopartikkeleilla; toisessa emulgointivaiheessa hydrofiilisiä nanopartikkeleita käytetään stabilointiaineena. Useita emulsioita voidaan muodostaa vesi-öljy-vedessä (w / o / w) tai öljy-in-oil-in-oil (o / w / o).
w/o/w emulsioita käytetään usein eri hydrofiilisten aktiivisten yhdisteiden ja lääkkeiden (esim. vitamiinit, antioksidantit, entsyymit, rokotteet, hormonit) ajoneuvoina / kantajina, jotka vapautuvat hitaasti. Koska jotkut vaikuttavat aineet siirtyvät myös usean emulsion ulkovaiheesta sisävaiheeseen, tällaiset w/o/w-emulsiot toimivat täydellisesti vaikuttavien aineiden jälkeenjääneen vapautumisen / jatkuvan vapautumisen osalta.
Pisaran silloitus
Eräissä Pickering-emulsiojärjestelmissä esiintyvä ainutlaatuinen ilmiö on pisaran silloitus. Piidioksidipinnasta ulkonevat kolloidit voivat samanaikaisesti adsorboida toiseen rajapintaan, siltaamalla kaksi pisaraa. Siltoja koostuvat kolloidisten hiukkasten yksikerroksista ja pisarat erotetaan vain ohutkalvolla jatkuvasta faasista.
Caution: Video "duration" is missing
