Эмульсия Пикеринга - Pickering emulsion

А Эмульсия Пикеринга является эмульсия стабилизированный твердыми частицами (например, коллоидный кремнезем ), которые адсорбируются на интерфейс между двумя фазы. Этот тип эмульсия был назван в честь S.U. Пикеринг, который описал это явление в 1907 году, хотя эффект был впервые обнаружен Уолтер Рамсден в 1903 г.[1][2]

Если масло и вода смешиваются и маленькие капли масла образуются и рассеиваются по воде, в конечном итоге капли объединяются, уменьшая количество энергии в системе. Однако если к смеси добавить твердые частицы, они будут связываться с поверхностью раздела и препятствовать слипанию капель, делая эмульсию более стабильной.

Такие свойства как гидрофобность форма и размер частицы могут влиять на стабильность эмульсии. Частицы угол контакта к поверхности капли является характеристикой гидрофобности. Если угол контакта частицы с границей раздела мал, частица будет в основном смоченный каплей и поэтому вряд ли предотвратит слипание капель. Частицы, которые являются частично гидрофобными (т.е. угол смачивания приблизительно 90 °), являются лучшими стабилизаторами, поскольку они частично смачиваются обеими жидкостями и поэтому лучше связываются с поверхностью капель. Энергия стабилизации определяется выражением

где r - радиус частицы, это межфазное натяжение, а угол смачивания.

Когда угол контакта составляет приблизительно 90 °, энергия, необходимая для стабилизации системы, минимальна.[3]Обычно фаза, которая предпочтительно смачивает частицу, является непрерывной фазой в эмульсионной системе.

Кроме того, было продемонстрировано, что стабильность эмульсий Пикеринга может быть улучшена путем использования амфифильного "Частицы Януса «, а именно частицы, которые имеют одну гидрофобную и одну гидрофильную стороны, из-за более высокой энергии адсорбции частиц на границе раздела жидкость-жидкость.[4] Это видно при наблюдении стабилизация эмульсии с использованием полиэлектролитов.

Гомогенизированное молоко является примером эмульсии, стабилизированной Пикерингом. Единицы казеина (белка) адсорбируются на поверхности шариков молочного жира и действуют как поверхностно-активное вещество. Казеин заменяет оболочку шарика молочного жира, которая повреждается во время гомогенизации.

Можно использовать частицы латекса для стабилизации по Пикерингу, а затем сплавить эти частицы с образованием проницаемой оболочки или капсулы, называемой коллоидосомой.[5] Кроме того, капли эмульсии Пикеринга также являются подходящими шаблонами для микрокапсулирование и образование закрытых непроницаемых капсул.[6] Эта форма инкапсулирования также может применяться к эмульсиям вода-в-воде (дисперсии водных растворов полимеров с разделенными фазами), а также может быть обратимой.[7]

Рекомендации

  1. ^ Пикеринг, Спенсер Умфревиль (1907). «Эмульсии». Журнал химического общества, Сделки. 91: 2001–2021. Дои:10.1039 / CT9079102001. S.U. Пикеринг, J. Chem. Soc. 91 (1907) 2001 г.
  2. ^ Рамсден, W (1903). «Разделение твердых тел в поверхностных слоях растворов и суспензий.'". Труды Лондонского королевского общества. 72 (477–486): 156–164. Дои:10.1098 / рсп.1903.0034. W. Ramsden, Proc. R. Soc. Лондон 72 (1903) 156
  3. ^ Великов, Красимир П .; Велев, Орлин Д. (2014). Коллоидная стабильность. С. 277–306. Дои:10.1002 / 9783527631193.ch35. ISBN  9783527631193.
  4. ^ Binks, B.P .; Флетчер, П. Д. И. (2001). «Частицы, адсорбированные на границе раздела нефть-вода: теоретическое сравнение сфер с однородной смачиваемостью и« частицами Януса »». Langmuir. 17 (16): 4708–4710. Дои:10.1021 / la0103315. ISSN  0743-7463.
  5. ^ Динсмор, А. Д. (2002). «Коллоидосомы: селективно проницаемые капсулы, состоящие из коллоидных частиц». Наука. 298 (5595): 1006–1009. Bibcode:2002Sci ... 298.1006D. CiteSeerX  10.1.1.476.7703. Дои:10.1126 / science.1074868. ISSN  0036-8075. PMID  12411700.
  6. ^ Джорис Салари (12 мая 2011 г.). «Эмульсии Пикеринга, коллоидосомы и микрокапсулирование». Slideshare.
  7. ^ Поортинга, Альберт Т. (2008). «Микрокапсулы из самоорганизованных коллоидных частиц с использованием водных растворов полимеров с разделенной фазой». Langmuir. 24 (5): 1644–1647. Дои:10.1021 / la703441e. ISSN  0743-7463. PMID  18220438.