Pickering emulsies met Power Ultrasonics
- Pickering emulsies worden gestabiliseerd door vaste deeltjes.
- Pickering emulsies overtuigen door hun “emulgator-free” karakter en hun verbeterde stabiliteit.
- Ultrasoon is het perfecte hulpmiddel om Pickering emulsies te creëren door het eerst dispergeren van de stabiliserende deeltjes in de waterfase en uitgaande van de olie / waterfase te emulgeren.
Pickering emulsies
Pickering emulsies worden gestabiliseerd door geadsorbeerde vaste deeltjes in plaats van een emulgator of oppervlakteactieve stof. Daardoor kan Pickering emulsies worden beschouwd als “emulgator-vrije” of “surfactantvrije” omdat ze worden gestabiliseerd door vaste deeltjes. Als olie en water worden gemengd en kleine oliedruppels worden gevormd en verspreid door het water, zullen de druppeltjes uiteindelijk coalesceren om de hoeveelheid energie in het systeem te verminderen. Als echter vaste deeltjes aan het mengsel worden toegevoegd, zullen deze zich aan het oppervlak van het grensvlak binden en voorkomen dat de druppeltjes samenvloeien, waardoor de emulsie stabieler wordt.
De formatie zonder emulgator is vooral interessant voor de formulering van producten waarvoor het gebruik van oppervlakteactieve stoffen negatieve effecten heeft, bijvoorbeeld voor farmaceutische en cosmetische producten. Verder vertonen Pickering-emulsies een verbeterde stabiliteit in vergelijking met emulsies die worden gestabiliseerd door conventionele emulgatoren. De druppelbekleding van vaste deeltjes functioneert als een stijve barrière tegen coalescentie. Dit betekent dat zelfs hoog geconcentreerde emulsies efficiënt kunnen worden gestabiliseerd als Pickering-emulsies. De vaste nanodeeltjes, die geadsorbeerd zijn tussen het olie-watergrensvlak, zijn gedeeltelijk ondergedompeld in water en olie, zodat de stabiliserende nanodeeltjes hydrofiele, hydrofobe of amfifiele eigenschappen kunnen hebben. De deeltjesvorm en de deeltjesgrootte beïnvloeden ook de stabiliteit van de emulsie.
De hoge afschuifkrachten van ultrasone homogenisatie mechanische overwinnen van de energiebarrière tussen de fase interfaces. Bovendien sonicatie breekt de aggregaten en agglomeraten van nanodeeltjes en creëert een zeer polydisperse emulsie.
Sonicatie wordt gebruikt voor beide stappen van het bereiden van een emulsie Pickering:
- de geadsorbeerde deeltjes te dispergeren in de waterfase
- de o / w mengsel emulgeren
Pickering emulsie met Silica
Aanvankelijk hydrofiel pyrogeen kiezelzuur poeders (zoals Aerosil® 200 en Aerosil® 380) werd gedispergeerd als 100nm agglomeraten in water met behulp van een ultrasone inrichting.
Bij de tweede stap wordt een stabiele o / w-emulsies met 20 gew% olie en 2-10nm diameter druppelgrootte werden bereid door sonicatie.
Stabiele, doorzichtige emulsies butanol, ethylacetaat, butyl- lactaat, en diethyl adipaat in de waterige fase 6% silica verkrijgen vereist. Voor diisobutyladipaat ten minste 8% silica vereist om een stabiele emulsie te verkrijgen.
Alle bereide emulsies hebben aangetoond stabiel te zijn gedurende ten minste 6 maanden.
Terwijl naakte alsook gefunctionaliseerde silica (SiO2) Is een van de meest gebruikte deeltjes, andere deeltjes zoals Fe3de4, hydroxyapatiet, Monodispers polystyreen latexdeeltjescyclodextrine en maltodextrine, halloysiet nanobuizen, hematiet (α-Fe2de3) Microdeeltjes, poly (methylmethacrylaat) (PMMA), oplosbaar chitosan / gelatine-B-complex deeltjes etc. zijn met succes gebruikt om stabiele emulsies te creëren Pickering.
Ultrasone reactor emulsies
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Olie-in-water (o / w) emulsies Pickering
Olie-in-water emulsie Pickering verwijst naar een emulsie waarin oliedruppeltjes gedispergeerd in water als continue fase. Dit type Pickering emulsies algemeen gestabiliseerd door nano deeltjes waarvan de contacthoek kleiner is dan 90 °. o / w Pickering emulsies kunnen bijvoorbeeld gestabiliseerd door toepassing van pyrogeen silica, Fe3de4 nanodeeltjes. De olie fase van de Pickering emulsies kunnen bestaan b.v. in dodecaan, octadecenyl barnsteenzuuranhydride (ODSA), tolueen en butylbutyraat in water resp.
Water-in-olie (w / o) emulsies Pickering
Water-in-olie emulsies Pickering waterdruppels als gedispergeerde fase en olie als de continue fase. Nanodeeltjes met contacthoek groter dan 90 ° zijn de beste stabiliseringsmiddelen voor deze soorten emulsies. o / w Pickering emulsies worden gestabiliseerd door het gebruik van magnetische nanodeeltjes.
Complex Pickering emulsies
Dubbele of meerdere Pickering-emulsies (w / o / w of o / w / o) zijn complexe polydisperse systemen waarbij kleine druppeltjes worden gesuspendeerd in grotere druppeltjes die bovendien in een continue fase worden gesuspendeerd. Voor emulsies met meerdere Pickering wordt een tweestaps emulgeringsproces uitgevoerd: Voor aw / o / w-emulsie wordt in de eerste emulgeerstap de w / o-emulsie gestabiliseerd door hydrofobe nanodeeltjes; in de tweede emulgeerstap worden hydrofiele nanodeeltjes gebruikt als stabilisator. Meerdere emulsies kunnen worden gevormd als water-in-olie-in-water (w / o / w) of olie-in-water-in-olie (o / w / o).
w/o/w-emulsies worden vaak gebruikt als voertuigen / dragers voor diverse hydrofiele actieve verbindingen en geneesmiddelen (bijv. vitaminen, antioxidanten, enzymen, vaccins, hormonen), die dan langzaam vrijkomen. Aangezien sommige werkzame stoffen ook van de buitenste naar de binnenste fase van een meervoudige emulsie migreren, werken dergelijke w/o/w-emulsies perfect voor de vertraagde afgifte / duurzame afgifte van de werkzame stoffen.
droplet overbrugging
Een unieke verschijnsel optreedt in sommige Pickering emulsie systemen druppeltje overbruggen. Colloïden uitsteken vanaf een druppeloppervlak gelijktijdig adsorberen aan een andere interface overbruggen twee druppeltjes. De bruggen bestaan uit monolagen van colloïdale deeltjes en druppeltjes slechts gescheiden door een dunne film van de continue fase.
Caution: Video "duration" is missing