[論文レビュー] Influence of Creaming and Ripening on the Aggregation Rate of Non-Ionic Dodecane-in-Water Nanoemulsions

Eliandreina Cruz‐Barrios, Germán Urbina-Villalba|arXiv (Cornell University)|Oct 9, 2014

Surfactants and Colloidal Systems参考文献 15被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、非イオン性ドデカン水系ナノエマルジョンの凝集速度定数にクランキングおよびオストワルド・リピーニングが与える影響を調査する。ドデカン、ブロモドデカン（中性浮力）、ドデカン/スクアレン混合物を用いて、リピーニングを抑制した場合、浮力効果による凝集速度への影響は無視できるが、ドデカンとブロモドデカンの間で凝集速度の差が生じるのは、重力ではなくリピーニングによるものであることを実証した。

ABSTRACT

The possible influence of creaming during the measurement of the aggregation rate of dodecane-in-water nanoemul- sions stabilized with Brij 30 is explored. For this purpose additional emulsions made with a neutral-buoyancy oil (bro- mo-dodecane) and mixtures of dodecane and Br-dodecane with squalene were synthesized. It is concluded that when the effect of ripening is suppressed, the influence of buoyancy on the evaluation of the flocculation rate is negligible. In the absence of squalene, ripening is present, and a sizeable difference in the flocculation rate of dodecane and bro- mo-dodecane is observed. However, this difference is not caused by the effect of gravity.

研究の動機と目的

• 非イオン性ドデカン水系ナノエマルジョンの測定凝集速度に、クランキング（重力による粒子移動）が与える影響を評価すること。
• フロッケーション速度定数におけるオストワルド・リピーニングの寄与を浮力によるクランキングから分離すること。
• ドデカンとブロモドデカンのエマルジョン間で凝集速度に差が生じる要因が浮力かリピーニングかを評価すること。
• ナノエマルジョンの安定性測定においてクランキングを無視できる条件を特定すること。
• 中性浮力油（ブロモドデカン）を用いた重力効果の制御としての有効性を検証すること。

提案手法

• ドデカン水系ナノエマルジョンをBrij 30で安定化させ、動的光散乱（DLS）を用いて水動的径および多分散性をモニタリングした。
• 中性浮力を有するブロモドデカンを用いて、クランキングとリピーニングの効果を分離した第二のエマルジョンを合成した。
• ドデカン、ブロモドデカン、スクアレンの三成分混合物を調製し、浮力は一定に保ちながらリピーニング度合いを制御した。
• 時間依存的な粒子径および凝集状態の変化をDLSでモニタリングし、フロッケーション速度を定量化した。
• ドデカンのみ、ブロモドデカンのみ、および混合油エマルジョン間の凝集速度を比較し、リピーニングの役割を特定した。
• スクアレンの欠如によりリピーニングを促進し、スクアレンの存在により抑制することで、重力とリピーニングの効果を制御的に比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クランキングは、非イオン性ドデカン水系ナノエマルジョンの測定凝集速度に顕著な影響を及ぼすか？
• RQ2 オストワルド・リピーニングは、ドデカンとブロモドデカンのエマルジョン間で凝集速度定数の差にどの程度寄与するか？
• RQ3 ブロモドデカンのような中性浮力油を用いることで、安定性測定におけるクランキングとリピーニングを効果的に分離できるか？
• RQ4 ドデカンとブロモドデカンエマルジョン間のフロッケーション速度の差は、浮力によるものか、リピーニングによるものか？
• RQ5 ナノエマルジョン安定性の分析において、クランキングを安全に無視できる条件は何か？

主な発見

• リピーニングが抑制された場合（スクアレン添加により）、浮力が凝集速度に与える影響は無視できるほど小さく、クランキングが測定されたフロッケーション速度定数に顕著な影響を及ぼさないことが示された。
• スクアレンが存在しない状況では、ドデカンとブロモドデカンエマルジョン間で顕著な凝集速度の差が観察された。
• この差は、中性浮力のブロモドデカンを用いた確認により、浮力ではなくオストワルド・リピーニングに起因することが判明した。
• スクアレンの存在によりリピーニングが抑制され、クランキング効果が明確に分離可能となり、その影響は最小限であることが判明した。
• 本研究では、非イオン性ドデカンベースナノエマルジョンにおいて、凝集速度定数の差の主因がリピーニングであることを確認した。
• 結果として、リピーニングを制御した状況では、ブロモドデカンを重力効果の制御として用いることが妥当であると支持された。