Technologie des ultrasons Hielscher

Pickering Emulsions avec Power Ultrasons

  • les émulsions de Pickering sont stabilisées par des particules solides.
  • émulsions de Pickering convainquent par leur caractère et leur stabilité améliorée « sans émulsifiant ».
  • Ultrasons est l'outil idéal pour créer des émulsions de Pickering en dispersant tout d'abord les particules de stabilisation dans la phase aqueuse et d'autre part pour émulsifier la phase huile / eau.

 

Émulsions de Pickering

les émulsions de Pickering sont stabilisées par des particules solides adsorbés à la place d'un émulsifiant ou agent tensio-actif. De ce fait, les émulsions de Pickering peuvent être considérés comme « sans émulsifiant » ou “Sans agent tensio-actif” car ils sont stabilisés par des particules solides. Si de l'huile et de l'eau sont mélangées et que de petites gouttelettes d'huile se forment et se dispersent dans l'eau, les gouttelettes finissent par coalescer pour réduire la quantité d'énergie dans le système. Cependant, si des particules solides sont ajoutées au mélange, elles se lieront à la surface de l'interface et empêcheront la coalescence des gouttelettes, ce qui rendra l'émulsion plus stable.
La formation sans émulsifiant est particulièrement intéressante pour la formulation de produits pour lesquels l'utilisation de tensioactifs a des effets négatifs, par exemple pour des produits pharmaceutiques et cosmétiques. De plus, les émulsions de Pickering présentent une stabilité améliorée par rapport aux émulsions qui sont stabilisées par des émulsifiants classiques. Le revêtement de gouttelettes de particules solides fonctionne comme une barrière rigide contre la coalescence. Cela signifie que même les émulsions hautement concentrées peuvent être efficacement stabilisées en tant qu'émulsions de Pickering. Les nanoparticules solides, qui sont adsorbées entre l'interface huile-eau, sont partiellement immergées dans l'eau et l'huile, de sorte que les nanoparticules stabilisatrices peuvent avoir des propriétés hydrophiles, hydrophobes ou amphiphiles. La forme des particules et la taille des particules affectent également la stabilité de l'émulsion.

Les forces de cisaillement élevées mécaniques d'homogénéisation par ultrasons surmonter la barrière d'énergie entre les interfaces de phase. En outre, sonication brise les agrégats et agglomérats de nanoparticules et crée une émulsion très polydisperse.

La sonification est utilisée pour les deux étapes de la préparation d'une émulsion de Pickering:

  1. à disperser les particules adsorbées dans la phase aqueuse
  2. à émulsifier le mélange o / w
réacteur en verre à ultrasons émulsifiant (Cliquez pour agrandir!)

Réacteur à ultrasons pour des émulsions

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Emulsion à ultrasons

Cette vidéo montre le processeur ultrasonique UP400S de Hielscher préparant une émulsion huile végétale dans l'eau de taille nanométrique.

Émulsification d'huile végétale dans l'eau à l'aide de l'UP400S

Pickering Emulsion avec de la silice

Tout d'abord, les poudres de silice fumée hydrophile (par exemple Aerosil 200 ou Aerosil® 380) a été dispersé sous la forme d'agglomérats de 100 nm dans de l'eau en utilisant un dispositif à ultrasons.
Lors de la deuxième étape, une écurie émulsions h / e avec 20% en poids de la taille des gouttelettes d'huile et le diamètre 2-10nm ont été préparés par sonication.
Pour obtenir des émulsions stables, transparentes du butanol, l'acétate d'éthyle, le lactate de butyle et l'adipate de diéthyle dans la phase aqueuse à 6% de silice était nécessaire. Pour l'adipate de diisobutyle au moins 8% de silice sont nécessaires pour obtenir une émulsion stable.
Toutes les émulsions préparées sont avérées stables pendant au moins 6 mois.

Alors que nu, ainsi que la silice fonctionnalisés (SiO2) Est l'un de la particule le plus couramment utilisés, d'autres particules telles que Fe3la4, hydroxyapatite, Polystyrène monodisperse des particules de latexcyclodextrine et maltodextrine, nanotubes d'halloysite, hématite (α-Fe2la3) des microparticules, le poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA), des particules complexes chitosan / B-gélatine insoluble etc., ont été utilisés avec succès pour créer des émulsions stables de Pickering.

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Qu'il faut savoir

Huile-dans-eau (o / w) des émulsions de Pickering

Huile-dans-eau de Pickering se rapporte à une émulsion où gouttelettes d'huile sont dispersées dans de l'eau comme phase continue. Ce type d'émulsions de Pickering est généralement stabilisée par des particules de nano dont l'angle de contact est inférieur à 90 °. o / w émulsions Pickering peuvent être stabilisées, par exemple par l'utilisation de la silice fumée, Fe3la4 des particules nano. La phase d'huile de ces émulsions de Pickering peut consister par exemple dans le dodécane, l'anhydride octadécénylsuccinique (ODSA), le toluène et le butyrate de butyle dans l'eau, respectivement.

L'eau-dans-huile (w / o) des émulsions de Pickering

des émulsions de Pickering eau-dans-huile contiennent des gouttelettes d'eau en tant que phase dispersée et de l'huile en tant que phase continue. Les nanoparticules avec angle de contact supérieur à 90 ° sont les meilleurs agents stabilisants pour ces types d'émulsions. o / w émulsions Pickering peuvent être stabilisés par l'utilisation de particules magnétiques nano.

des émulsions complexes de Pickering

Les émulsions de Pickering doubles ou multiples (w / o / w ou o / w / o) sont des systèmes polydispersés complexes dans lesquels de minuscules gouttelettes sont suspendues dans de plus grosses gouttelettes qui sont en outre suspendues dans une phase continue. Pour les émulsions de Pickering multiples, un procédé d'émulsification en deux étapes est réalisé: Pour l'émulsion H / E / E, dans la première étape d'émulsification, l'émulsion E / H est stabilisée par des nanoparticules hydrophobes; dans la seconde étape d'émulsification, des nanoparticules hydrophiles sont utilisées comme stabilisant. Des émulsions multiples peuvent être formées sous forme d'eau dans l'huile dans l'eau (p / p / p) ou d'huile dans l'eau dans l'huile (p / p / p).
Les émulsions E/H sont fréquemment utilisées comme véhicules/transporteurs de divers composés actifs hydrophiles et de médicaments (par exemple, vitamines, antioxydants, enzymes, vaccins, hormones), qui sont ensuite libérés lentement. Comme certaines substances actives migrent également de la phase externe vers la phase interne d'une émulsion multiple, ces émulsions E/H/E fonctionnent parfaitement pour la libération retardée / la libération prolongée des substances actives.

pont Droplet

Un phénomène unique se produisant dans certains systèmes d'émulsion de Pickering est le pontage des gouttelettes. Colloids faisant saillie à partir d'une surface de gouttelettes peuvent simultanément adsorber à une autre interface, pont entre deux gouttelettes. Les ponts sont constitués de monocouches de particules colloïdales et les gouttelettes ne sont séparées que par une couche mince de la phase continue.

Ultrasons dispersion de silice

Dispersion ultrasonique de la silice fumée : L'homogénéisateur ultrasonique UP400S de Hielscher disperse rapidement et efficacement la poudre de silice en nanoparticules individuelles.

Dispersion de la silice fumée dans l'eau à l'aide de l'UP400S