Эмульсии, стабилизированные твердыми частицами: вопросы устойчивости и перспективы использования
Покупка
Основная коллекция
Год издания: 2006
Кол-во страниц: 13
Дополнительно
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Региональная архитектура и строительство, 2006, № 1, стр.107-119. УДК 544.77.051.12/.13:544.773.32/.33 ЭМУЛЬСИИ, СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ: ВОПРОСЫ УСТОЙЧИВОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ П.М. Кругляков, А.В. Нуштаева Пензенский государственный университет архитектуры и строительства Анализируются результаты теоретических и экспериментальных исследований стабилизации эмульсий и пен микро- и наночастицами. Тип и устойчивость эмульсий определяется энергией закрепления частиц на поверхности и энергетическим барьером капиллярного давления, который возникает при утончении пленок до достижения критической толщины. Обсуждаются факторы, регулирующие обращение фаз в эмульсиях. Дан краткий обзор возможных применений обычных и множественных эмульсий, стабилизированных наночастицами. Рассмотрены свойства новых видов частиц, включая частицы Януса. Приведены результаты первых исследований, посвященных возможности стабилизации пены твердыми частицами. Эмульсии (масло в воде и вода в масле) являются важными системами во многих производственных технологиях: в фармацевтике, косметике, в пищевых продуктах (майонез, молоко, мороженое и др.), при добыче нефти, при использовании инсектицидов, при изготовлении асфальта и других битумных покрытий [1-6]. Эмульсии, как и другие лиофобные системы, являются неравновесными вследствие избытка поверхностной энергии. Их разрушение происходит вследствие диффузионных процессов переноса масла (или воды) из малых капель в большие, которые обычно называют изотермической перегонкой или Оствальдовым созреванием. Другими механизмами разрушения являются коагуляция капель (без разрушения разделяющих капли пленок) и коалесценция (слияние капель) с потерей седиментационной и фазовой устойчивости. В эмульсиях, кроме того, неустойчивость может проявляться в форме обращения фаз, когда под влиянием какого-либо фактора дисперсная фаза и дисперсионная среда меняются ролями. Тип и устойчивость эмульсий зависит от вида ПАВ (эмульгатора), и в первую очередь от гидрофильно-липофильного баланса молекул ПАВ [5]. В последние годы исследуется новый перспективный класс эмульсий, где в качестве одной из фаз (неполярной) используется жидкий диоксид углерода (критическая температура сжижения 31 °С при давлении Р = 73,8 ат) [7]. Жидкий СО2 является нетоксичным недорогим растворителем со слабым межмолекулярным взаимодействием. Обычные ПАВ мало растворимы в СО2. Такая жидкость (и эмульсии) является перспективной как растворитель для разделения веществ на основе разности полярности и как среда для реакций между полярными и аполярными молекулами.
Недавно были получены и исследованы эмульсии и микроэмульсии воды в СО2 с использованием ПАВ, имеющих фторэфирные и фторалкильные хвосты (радикалы), хорошо растворимые в СО2 (с большим сродством к СО2) [7]. Еще одним перспективным для различных использований классом эмульсий являются множественные эмульсии, описанные впервые Зейфрицем в 1925 г. [8]. Множественные эмульсии представляют собой глобулы дисперсной фазы, содержащей еще более мелкие капельки внутри глобул. Изучают и используют главным образом два типа двойных эмульсий: вода в масле в воде (В/М/В) и масло в воде в масле (М/В/М) (рис. 1). Множественные эмульсии используют для медленного контролируемого выделения различных компонентов (например, пестицидов, удобрений, электролитов и др. в сельскохозяйственных эмульсиях) [9, 10], для улучшения органолептических свойств пищевых эмульсий [10, 11]. Множественные эмульсии интенсивно изучают также как потенциальное связующее (резервуар) для различных гидрофильных фармацевтических препаратов (витамины, белки, вакцины, гормоны и др.), которые затем медленно мигрируют во внешнюю среду (фазу). Кроме того, двойные эмульсии этого типа могут пролонгировать действие липофильных веществ (токоферол, ретинол и др.) при включении их во внутреннюю фазу масла [10]. Подробный перечень различных применений множественных эмульсий содержится в обзорной работе Гарти и Лутца [10]. Рис. 1. Множественные эмульсии: а – вода в масле в воде (В/М/В); б – масло в воде в масле (М/В/М). – фаза масла; – фаза воды Различные вещества могут также мигрировать из внешней фазы двойных эмульсий во внутреннюю, которая в этом случае становится объемным сорбентом, пригодным для извлечения токсических веществ (например, из сточных вод) [10, 12]. В качестве косметических средств множественные эмульсии типа М/В/М можно использовать для защиты кожи от сухости. Получение двойных эмульсий. При получении и стабилизации двойных эмульсий поверхностно-активными веществами (ПАВ) обычно используют два различных ПАВ (например, Tween и Span), один стабилизирует капли эмульсии в глобулах, другой стабилизирует глобулы. Известно много методов получения двойных эмульсий, из которых двухстадийная технология и техника, использующая обращение фаз, наиболее распространены [5, 10, 14-16]. При использовании двухстадийной технологии для приготовления двойной эмульсии, например В/М/В, сначала получают эмульсию В/М, используя гид а б