ИССЛЕДОВАНИЕ УТОНЧЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННЫХ ПЛЕНОК, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ, МЕТОДОМ ПРИЛОЖЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ     

Нуштаева Алла Владимировна, кандидат химических наук, доцент, кафедра физики и химии, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (Россия, г. Пенза, ул.Г.Титова, 28), nushtaeva.alla@yandex.ru

 544.77.051.12

Актуальность и цели. Работа представляет результаты исследования пленок воды в масле методом приложенного перепада давлений PDT (pressure drop technique), который позволяет преодолеть капиллярное давление, возникающее в пленке, стабилизированной твердыми частицами, и получить более тонкие пленки.
Материалы и методы. В качестве твердого эмульгатора использовались твердые частицы гидроксида алюминия, модифицированные стеариновой кислотой. Приложенный перепад давлений ΔР измеряли с помощью U-образного водного манометра. Толщину пленок определяли кондуктометрическим методом.
Результаты. В первой серии экспериментов исследовали утончение пленки, наблюдающееся при постепенном повышении давления ΔР от 0 до 5 кПа с шагом в 1 кПа через 5 мин. Пленки утончались до квазиравновесной толщины he = 24,2–29,8 мкм (при ΔР = 1–4 кПа). Без дополнительного давления равновесная толщина пленки составила 32 мкм. Во второй серии экспериментов исследовали утончение пленок при резком повышении давления до толщины прорыва пленок hr = 27,5–31,5 (при ΔР = 1–4 кПа).
Выводы. При постепенном нарастании давления достигнуты квазиравновесные пленки, толщина которых была меньше толщины прорыва пленок, полученных при резком увеличении давления. Неравновесные пленки разрывались при толщинах, соответствующих области перестройки упаковки твердых частиц внутри пленки.

 твердые эмульгаторы, эмульсии, пленки, давление.

 Скачать статью в формате PDF

1. Arditty, S. Materials based on solid-stabilized emulsions / S. Arditty, V. Schmitt, J. Giermanska-Kahn, F. Leal-Calderon // J. Colloid Interface Sci. – 2004. – Vol. 275. – P. 659–664.
2. Tcholakova, S. Comparison of solid particle, globular proteins and surfactants as emulsifiers / S. Tcholakova, N. D. Denkov, A. Lips // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2008. – Vol. 10. – P. 1608–1627.
3. Нуштаева, А. В. Влияние структурообразования в водной фазе на свойства модельных эмульсионных пленок, стабилизированных твердыми микрочастицами / А. В. Нуштаева, А. А. Шумкина, П. М. Кругляков, С. И. Еланева // Коллоид. журн. – 2011. – Т. 73, № 6. – С. 826–834.
4. Tadros, Th. F. Emulsion stability / Th. F. Tadros, B. Vincent // Encyclopedia of Emulsion Technology / ed. P.Becher, M. Dekker. – N. Y., 1983. – P. 129.
5. Levine, S. Stabilization of emulsions by fine particles. I. Partitioning of particles between continuous phase and oil/water interface/S.Levine, B.D. Bowen, S.J. Partridge//Colloids and Surfaces.–1989.–Vol.38.–P.325–344.
6. Levine, S. Stabilization of emulsions by fine particles. II. Capillary and Waals forces between particles / S.Levine, B. D. Bowen, S. J. Partridge // Colloids and Surfaces. – 1989. – Vol. 38. – P. 345–364.
7. Aveyard, R. Liquid droplets and solid particles at surfactant solution interfaces / R. Aveyard, J. H. Clint // J.Chem. Soc., Faraday Trans. – 1995. – Vol. 91, № 17. – P. 2681–2697.
8. Kruglyakov, P. M. Hydrophile-lipophile balance of surfactants and solid particles / P. M. Kruglyakov // Physicochemical aspects and applications. – Amsterdam : Elsevier Science, 2000. – 520 с.
9. Kruglyakov, P. M. Emulsion stabilized by solid particles: influence of the capillary pressure / P. M. Kruglyakov, A. V. Nushtaeva // Emulsions: Structure, Stability and Interactions / ed. D. N. Petsev. – Amsterdam : Elsevier, 2004. – Р. 641–676.
10. Kaptay, G. On the equation of the maximum capillary pressure induced by solid particles to stabilize emulsions and foams and on the emulsion stability diagrams / G. Kaptay // Colloids and Surfaces. – 2006. – Vol. 282–283. – P. 387–401.
11. Horosov, S. Foams and foam films stabilised by solid particles / S. Horosov // Current Opinion in Colloid and Interface Science. – 2008. – Vol. 13. – P. 134–140.
12. Нуштаева, А. В. Эмульсии, стабилизированные твердыми частицами : моногр. / А. В. Нуштаева. – М.: Инфра-М, 2014. – 320 с.
13. Denkov, N. D. Lateral capillary forces and two-dimentional arrays of colloid particles and protein molecules / N. D. Denkov, P. A. Kralchevsky, I. B. Ivanov // J. Dispersion Science and Technology. – 1997. – Vol. 18, № 6–7. – P. 577–591.
14. Velikov, K. P. Direct observation of the dynamics of latex particles confined inside thinning water-air films / K.P. Velikov, F. Durst, O. D. Velev // Langmuir. – 1998. – Vol. 14, № 5. – P. 1148–1155.
15. Нуштаева, А. В. Капиллярное давление в утончающейся эмульсионной пленке, стабилизированной твердыми частицами / А. В. Нуштаева, П. М. Кругляков // Коллоид. журн. – 2003. – Т. 65, № 3. – С. 374–382.
16. Alargova, R. G. Foam superstabilization by polymer microrods / R. G. Alargova, D. S. Warhadpande, V.N.Paunov, O. D. Velev // Langmuir. – 2004. – Vol. 20. – P. 10371–10374.
17. Кругляков, П. М. Пена и пенные пленки / П. М. Кругляков, Д. Ексерова. – М. : Химия, 1990. – 400 с.
18. Kosmulski, M. The pH-dependent surface charging and the point of zero charge / M. Kosmulski // J. Colloid Interface Sci. – 2002. – Vol. 253. – P. 77–87.
19. Кругляков, П. М. Гидрофильно-олеофильное соотношение высокодисперсных твердых эмульгаторов / П. М. Кругляков, С. М. Селицкая, Т. В. Микина // Изв. сиб. отд. АН СССР. Сер. хим. наук. – 1983. – Вып. 1. – С. 40–45.
20. Нуштаева, А. В. Полислойная модель пленки, стабилизированной твердыми частицами / А.В.Нуштаева, А. А. Шумкина, Н. В. Волкова // Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. – 2012. – № 29. – C. 352–357.