یکی از بهترین روش های تولید امولسیون های پیکرینگ، استفاده از فناوری التراسونیک است.

در نوشتارهای قبلی، در مورد التراسونیک هموژنایزر و کاربردهای آن در صنایع مختلف به اختصار توضیح داده شد. همچنین در نوشتار تولید نانو امولسیون پایدار با استفاده از التراسونیک، در مورد کاربرد التراسونیک در تولید امولسیون ها توضیحاتی ارائه شد. همچنین در مقالۀ تولید امولسیون های آرایشی بدون سورفکتانت نیز در مورد کاربردهای امولسیون های پیکرینگ در صنایع آرایشی و بهداشتی توضیحاتی ارائه کردیم. در این مقاله قصد داریم در مورد امولسیون های پیکرینگ توضیحاتی ارائه نماییم و بگوییم این امولسیون ها، چگونه بدون سورفکتانت پایدار هستند و چگونه می توان با استفاده از دستگاه های التراسونیک، چنین امولسیون هایی ساخت.

امولسیون‌های پیکرینگ توسط ذرات جامد پایدار می‌شوند. امولسیون‌های پیکرینگ با ویژگی "بدون سورفاکتانت" و پایداری افزایش یافته خود شناخته می‌شوند. اولتراسونیک ابزاری مناسب برای ایجاد امولسیون‌های پیکرینگ است، ابتدا با پخش ذرات پایدارکننده در فاز آب و سپس با امولسیون سازی فاز روغن/آب.

امولسیون های پیکرینگ:

امولسیون‌های پیکرینگ توسط ذرات جامد جذب شده به جای امولسیفایر یا سورفاکتانت پایدار می‌شوند. از این رو، امولسیون‌های پیکرینگ می‌توانند به عنوان "بدون امولسیفایر" یا "بدون سورفاکتانت" مدنظر قرار گیرند، زیرا توسط ذرات جامد پایدار می‌شوند. اگر روغن و آب مخلوط شوند و قطرات کوچک روغن در سراسر آب تشکیل شود،  در نهایت قطرات به هم پیوند می خورند تا مقدار انرژی در سیستم کاهش یابد. با این حال، اگر به مخلوط ذرات جامد افزوده شود، این ذرات به سطح مشترک متصل می‌شوند و از پیوند قطرات جلوگیری می‌کنند، در نتیجه امولسیون پایدارتر می‌شود.

تشکیل امولسیون بدون امولسیفایر به ویژه برای فرمولاسیون محصولاتی که استفاده از سورفاکتانت‌ها اثرات منفی دارد، (به عنوان مثال در محصولات دارویی و زیبایی) بسیار جالب توجه است. علاوه بر این، امولسیون‌های پیکرینگ نسبت به امولسیون‌های پایدار شده توسط امولسیفایرهای معمولی پایداری بیشتری دارند. پوشش قطرات با ذرات جامد به عنوان یک مانع سخت علیه ادغام ذرات به کار می‌رود. این بدان معناست که حتی امولسیون‌های با غلظت بالا هم می‌توانند به طور کارآمدی به عنوان امولسیون‌های پیکرینگ پایدار شوند. نانوذرات جامد که بین رابطه روغن-آب جذب می‌شوند، به صورت جزئی در محلول آبی و روغنی غرق می‌شوند، به طوری که نانوذرات پایدارکننده ممکن است خواص آب دوست، آب گریز یا آمفیپاتیک داشته باشند. همچنین شکل و اندازه ذرات نیز بر پایداری امولسیون تأثیر دارد.

نیروهای مکانیکی قدرتمند هموزنایزر اولتراسونیک، بر انرژی مرزهای فازی پیروز می‌شوند. علاوه بر این، سونیکیشن کلوخه نانوذرات را شکسته و یک امولسیون قوی چندپخشی ایجاد می‌کند. اعمال امواج التراسونیک برای هر دو مرحله از آماده‌سازی یک امولسیون پیکرینگ استفاده می‌شود: هم برای پخش ذرات جذب شده در فاز آب، و هم برای امولسیون کردن مخلوط o/w (روغن در آب).

تولید امولسیون پیکرینگ با سیلیکا:

در ابتدا، پودرهای فیومد سیلیکای آب دوست مانند اروزیل (Aerosil®) 200 یا اروزیل 380 به عنوان گلوله‌های 100 نانومتری در آب با استفاده از یک دستگاه اولتراسونیک پراکنده شدند. در مرحله دوم، یک امولسیون پایدار o/w با 20 درصد روغن و اندازه قطر 2–10 نانومتر با استفاده از التراسونیک تهیه شد. برای به‌دست آوردن امولسیون‌های شفاف و پایدار بوتانول، اتیل استات، بوتیل لاکتات و دی‌اتیل آدیپات در مرحله آبی، حداقل 6 درصد سیلیکا لازم بود. برای دی‌ایزوبوتیل آدیپات حداقل 8 درصد سیلیکا برای به‌دست آوردن یک امولسیون پایدار مورد نیاز بود. همه‌ی امولسیون‌های تهیه‌شده حداقل 6 ماه پایدار بودند. در حالی که سیلیکا (SiO2) خام و یا بهبود یافته، یکی از پراستفاده‌ترین ذرات استفاده‌شده است، ذرات دیگری مانند Fe₃O₄، هیدروکسی‌آپاتیت، ذرات لاتکس پلی‌استایرن هم اندازه، سیکلودکسترین و مالتودکسترین، نانوتیوپ هالوئیسیت، ذرات میکرونی هماتیت (α-Fe2O3)، پلی‌(متیل‌متاکریلات) (PMMA)، ذرات پیچیده‌شده‌ی چیتوزان/ژلاتین غیرقابل‌حل و.... با موفقیت برای ایجاد امولسیون‌های پایدار پیکرینگ مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

بیشتر بدانید

امولسیون های پیکرینگ روغن در آب:

امولسیون‌های پیکرینگ روغن در آب به امولسیونی اشاره دارند که قطرات روغن در آب به عنوان فاز پیوسته پراکنده شده‌اند. این نوع امولسیون‌های Pickering به طور کلی توسط نانوذراتی که زاویه تماس آنها کمتر از 90 درجه است، پایدار می‌شوند. امولسیون‌های Pickering o/w می‌توانند با استفاده از سیلیکا، ذرات نانویی Fe3O4 و غیره پایدار شوند. فاز روغن این امولسیون‌های Pickering ممکن است شامل موادی مانند دودکین، اکتادسنیل سوکسینیک انیدرید (ODSA)، تولوئن و بیوتیرات بوتیل در آب باشد.

امولسیون های پیکرینگ اب در روغن:

امولسیون های پیکرینگ اب در روغن حاوی قطرات آب به عنوان فاز پراکنده و روغن به عنوان فاز پیوسته هستند. نانوذرات با زاویه تماس بیشتر از 90 درجه بهترین عوامل پایدار کننده برای این نوع امولسیون‌ها هستند. امولسیون‌های Pickering o/w می‌توانند با استفاده از ذرات نانو مغناطیسی پایدار شوند.

امولسیون های پیکرینگ پیچیده:

انواع امولسیون‌های پیکرینگ دوتایی یا چندتایی (w/o/w یا o/w/o) سیستم‌های چندوجهی بس‌پراکنده (Poly-dispersed) هستند که قطره‌های ریز در داخل قطره‌های بزرگتری نهفته‌اند که این قطرات بزرگتر در یک فاز پیوسته پخش شده‌اند. برای امولسیون‌های پیکرینگ پیچیده، یک فرآیند امولسیفیکیشن دو مرحله‌ای انجام می‌شود: برای امولسیون w/o/w، در مرحله اول امولسیفیکیشن، امولسیون w/o توسط نانوذرات آب‌گریز پایدار شده و در مرحله دوم امولسیفیکیشن، نانوذرات آب‌دوست به عنوان استابیلایزر استفاده می‌شوند. امولسیون‌های چندتایی می‌توانند به صورت water-in-oil-in-water (w/o/w) یا oil-in-water-in-oil (o/w/o) شکل گیرند. امولسیون‌های w/o/w به عنوان حامل‌های متداول برای ترکیبات فعال آب‌دوست و داروهایی (مانند ویتامین‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها، آنزیم‌ها، واکسن‌ها، هورمون‌ها) که به آرامی آزاد می‌شوند، استفاده می‌شوند. زیرا برخی از مواد فعال همچنین از فاز خارجی به فاز داخلی یک امولسیون چندتایی مهاجرت می‌کنند، این نوع امولسیون‌ها به خوبی برای آزاد سازی به شکل تأخیری یا تحویل پایدار مواد فعال کاربرد دارند.

پل زنی قطرات:

یک پدیده منحصر به فرد که در برخی از سیستم‌های امولسیون پیکرینگ رخ می‌دهد، پل‌زنی قطره است. کلوئیدها که از سطح یک قطره بیرون زده شده‌اند، می‌توانند همزمان به یک رابط دیگر جذب شده و دو قطره را پل بزنند. پل‌ها از لایه‌های تک لایه از ذرات کلوئیدی تشکیل شده‌اند و قطرات تنها توسط یک فیلم نازک از فاز پیوسته از هم جدا شده‌اند.

با ما تماس بگیرید!

برای استفاده از تجربیات تیم آواپرداز، همین الان با ما تماس بگیرید! ما با استفاده از بیش از 10 سال تجربۀ طراحی و ساخت انواع سامانه های التراسونیک، از فاز تحقیقاتی و آزمایشگاهی تا تولید صنعتی با شما خواهیم بود.