ГИДРОФОБИЗАЦИЯ ЧАСТИЦ КРЕМНЕЗЕМА РАЗЛИЧНЫМИ КАТИОННЫМИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Аннотация
Частицы кремнезема радиусом 3-7 нм (людокс и аэросил) и 270 нм (синтезированные методом Стобера), модифицированные цетилтриметиламмония бромидом (СТАВ) и гексиламином, применялись для стабилизации эмульсий. Гистерезисные углы θ избирательного смачивания частиц измеряли методом сидячей капли на вертикальной поверхности или методом вытягивания шара, используя стеклянную подложку, модифицированную контактной коагуляцией кремнезема. Краевой угол на границе водная фаза - предельный углеводород (октан, декан) достигал значений θrec = 53±2° и θadv = 116±4° (угол оттекания и натекания воды, соответственно) при увеличении исходной концентрации длинноцепочечного СТАВ до (1,4–9,5)·10–2 ммоль на 1 г кремнезема. При дальнейшем увеличении концентрации формировался второй переориентированный слой, что понижало краевой угол. Соответственно с применением СТАВ, были получены только прямые эмульсии при объемной доле фазы масла Øoil = 0,5. Количество короткоцепочечного гексиламина, необходимое для начала стабилизации эмульсий, оказалось на 2-3 порядка больше количества СТАВ. С помощью гексиламина удалось увеличить краевой угол до значений θrec = θadv = 163±12° при концентрации 7-21 ммоль/г. Это объясняется тем, что для гексиламина не характерно мицеллообразование и формирование переориентированных слоев. Вероятно, адсорбция гексиламина возможна не только на диссоциированных силанольных группах ≡Si–OH, но и на силоксановых группах ≡Si–O–Si≡, что и позволяет сделать поверхность кремнезема супергидрофобной. С измеренными краевыми углами коррелировала область устойчивых прямых и обратных эмульсий.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература
Aveyard R., Binks B.P., Clint J. Emulsions stabilized by solely colloidal particles. Adv. Colloid Interface Sci. 2003. V. 100-102. P. 503-546. DOI: 10.1016/S0001-8686(02)00069-6.
Dickinson E. Use of nanoparticles and microparticles in the formation and stabilization of food emulsions. Trends Food Sci. Technol. 2012. V. 24. P. 4–12. DOI: 10.1016/J.TIFS.2011.09.006.
Koroleva M., Bidanov D., Yurtov E. Emulsions stabilized with mixed SiO2 and Fe3O4 nanoparticles: mechanisms of stabilization and long-term stability. Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. P. 1536–1545. DOI: 10.1039/c8cp05292a.
Horozov T.S. Foams and foam films stabilised by solid particles. Curr. Opin. Colloid Interf. Sci. 2008. V. 13. N 3. P. 134-140. DOI: 10.1016/j.cocis.2007.11.009.
Studart A.R., Nelson A., Iwanovsky B., Kotyrba M., Kündig A.A., Dalla Torre F.H., Gonzenbach U.T., Gauckler L.J., Löffler J.F. Metallic foams from nanoparticle-stabilized wet foams and emulsions. J. Mater. Chem. 2010. V. 22. P. 820-823. DOI: 10.1039/C1JM14353K.
Kruglyakov P.M., Elaneva S.I., Vilkova N.G. About mechanism of foam stabilization by solid particles. Adv. Colloid Interf. Sci. 2011. V. 165. P. 108-116. DOI: 10.1016/j.cis.2011.02.003.
Vilkova N.G., Mishina S.I., Deputatov E.D. Foams stabilization by hydrophobized oxides of various chemical nature. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.
[ChemChemTech]. 2020. V. 63. N 3. P. 23-29. DOI: 10.6060/ivkkt.20206303.6126.
Vilkova N.G., Mishina S.I., Dorchina O.V. Stability of foams containing diesel fuel. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. [ChemChemTech]. 2018. V. 61. N 6. P. 48-53 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20186106.5361.
Saha S., Saint-Michel B., Leynes V., Binks B.P., Garbin V. Stability of bubbles in wax-based oleofoams: decoupling the effects of bulk oleogel rheology and interfacial rheology. Rheologica Acta. 2020. V. 59. P. 255-266. DOI: 10.1007/s00397-020-01192-x.
McHale G., Newton M.I. Liquid marbles: principles and applications. Soft Matter. 2011. V. 7. P. 5473-5481. DOI: 10.1039/C1SM05066D.
Tseng W.J., Kao W.-H. Preparation of electrically conductive calcium phosphate composite foams by particle-stabilized emulsion route. Ceramics. 2018. N 1. P. 319–328. DOI: 10.3390/ceramics1020025.
Yang Y., Fang Z., Chen X., Zhang W., Xie Y., Chen Y., Liu Z., Yuan W. An overview of Pickering emulsions: sol-id-particle materials, classification, morphology, and applications. Front. Pharmacol. 2017. V. 8. Art. 287. DOI: 10.3389/fphar.2017.00287.
Rodriguez A.M.B., Binks B.P. Capsules from Pickering emulsions template. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2019. V. 44. P. 107-129. DOI: 10.1016/j.cocis.2019.09.006.
Metera A., Dłuska E., Markowska-Radomska A., Tudek B., Kosicki K. Surface functionalized emulsion for selective drugs transport. Izv. Vyssh. Uchebn.Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. [ChemChemTech]. 2019. V. 62.
N 8. P. 113-119. DOI: 10.6060/ivkkt.20196208.5925.
Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nikolaev,V.A. Sol–Gel Synthesis of Functionally Graded SiC–TiC Ceramic Ma-terial. Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. P. 1456–1463. DOI: 10.1134/S0036023619110202.
Vilkova N.G., Nushtaeva A.V. Foams and Emulsions Stabilized by Solids: Stabilization Mechanisms. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Povolzhsk. region. Est. nauki. 2017. N 4(20). P. 74-85. DOI: 10.21685/2307-9150-2017-4-6.
Nushtaeva A.V. Contact angles of selective wetting of hex-ylamine- modified silica surface. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2014. V. 451. P. 101-106. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2014.03.050.
Kruglyakov P.M. Hydrophile-lipophile balance of surfactants and solid particles. Amsterdam: Elsevier. 2000.
Nushtaeva A.V. Stabilization of emulsions with talc microparticles. Kolloid. Zhurn. 2019. V. 81. N 4. P. 487-492 (in Russian). DOI: 10.1134/S0023291219040104.
Drelich G.W., Boinovich L., Chibowski E., Volpe C.D., Holysz L., Marmur A., Siboni S. Contact angles: history of over 200 years of open questions. Surf. Inn. 2020. V. 8(1-2). P. 3-27. DOI: 10.1680/jsuin.19.00007.
Churaev N.V., Sobolev V.D. Physical chemistry of wetting phenomena. In: Colloid Stability: The role of surface forces Part II. Ed. by T.F. Tadros. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH and Co. KGaA. 2007. P. 127-152.
Nushtaeva A.V. Stabilization of water-in-oil emulsions with complex of silica particles and hexylamine. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2015. V. 6. P. 726-732. DOI: 10.17586/2220-8054-2015-6-5-726-732.
