[논문 리뷰] 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)|2014. 10. 09.

Surfactants and Colloidal Systems참고 문헌 15인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 비이온성 디옥세인-물 나노에멀전에서 크림잉과 올스탈트 리핑닝이 응집 동역학에 미치는 영향을 조사한다. 도데칸, 브로모-도데칸(중성 부력), 및 도데칸/스쿠알렌 혼합물과 함께 실험하여, 리핑닝이 억제될 경우 부력 효과가 응집 속도에 미치는 영향은 무시할 만할 정도로 작지만, 도데칸과 브로모-도데칸 간의 응집 속도 차이는 중력 때문이 아니라 리핑닝 때문임을 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 비이온성 도데칸-물 나노에멀전의 측정된 응집 속도에 대한 크림잉(중력에 의한 입자 이동)의 영향을 평가하기 위해.
• 응집 동역학에서 올스탈트 리핑닝의 기여를 부력에 의한 크림잉과 분리하여 평가하기 위해.
• 도데칸과 브로모-도데칸에멀전 간의 응집 속도 차이가 부력 때문인지 리핑닝 때문인지 평가하기 위해.
• 나노에멀전의 안정성 측정에서 크림잉을 무시할 수 있는 조건을 규명하기 위해.
• 중성 부력 오일(브로모-도데칸)을 사용하여 안정성 연구에서 중력 효과를 효과적으로 제어할 수 있는지 검증하기 위해.

제안 방법

• 도데칸을 사용하여 Brij 30로 안정화된 도데칸-물 나노에멀전을 제조하고, 동적광산산란(DLS)을 이용해 수소역학적 직경과 다분산도를 모니터링하였다.
• 근연 부력이 거의 없는 브로모-도데칸을 사용하여 크림잉과 리핑닝 효과를 분리할 수 있도록 두 번째 에멀전을 합성하였다.
• 도데칸, 브로모-도데칸, 및 스쿠알렌의 삼성 혼합물을 제조하여 리핑닝 정도를 조절하면서도 부력은 일정하게 유지하였다.
• 시간에 따른 입자 크기 및 응집 변화를 DLS로 모니터링하여 응집 속도를 정량화하였다.
• 도데칸 단일, 브로모-도데칸 단일, 및 혼합 오일 에멀전 간의 응집 속도를 비교하여 리핑닝의 역할을 분리하였다.
• 스쿠알렌이 없는 경우 리핑닝을 촉진하고, 스쿠알렌이 있는 경우 리핑닝을 억제함으로써 중력 대비 리핑닝 효과를 통제된 조건에서 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 크림잉이 비이온성 도데칸-물 나노에멀전의 측정된 응집 속도에 유의미하게 영향을 미치는가?
• RQ2 올스탈트 리핑닝이 도데칸과 브로모-도데칸에멀전 간의 응집 동역학 차이에 어느 정도 기여하는가?
• RQ3 브로모-도데칸과 같이 중성 부력 오일을 사용하여 안정성 측정에서 크림잉과 리핑닝을 효과적으로 분리할 수 있는가?
• RQ4 도데칸과 브로모-도데칸에멀전 간의 응집 속도 차이가 부력 때문인지 리핑닝 때문인지?
• RQ5 나노에멀전 안정성 분 析에서 크림잉을 안전하게 무시할 수 있는 조건은 무엇인가?

주요 결과

• 리핑닝이 억제될 경우(스쿠알렌 첨가 시), 부력이 응집 속도에 미치는 영향은 무시할 만할 정도로 작으며, 이는 크림잉이 측정된 응집 동역학에 유의미하게 영향을 주지 않음을 시사한다.
• 스쿠알렌이 없는 조건에서는 도데칸과 브로모-도데칸에멀전 간에 응집 속도에 유의미한 차이가 관찰된다.
• 이 차이는 중력 때문이 아니라 올스탈트 리핑닝 때문임이 확인되었으며, 중성 부력 브로모-도데칸을 사용한 결과로 뒷받침된다.
• 스쿠알렌의 존재는 리핑닝을 억제하여 크림잉 효과를 분리할 수 있게 하였으며, 이에 따른 영향은 미미한 것으로 나타났다.
• 이 연구는 리핑닝이 비이온성 도데칸 기반 나노에멀전의 응집 속도 차이에 영향을 주는 주요 인자임을 확인한다.
• 결과적으로, 리핑닝이 제어될 경우 브로모-도데칸을 안정성 연구에서 중력 효과의 유효한 제어로 사용할 수 있음을 지지한다.