Отримання та стабілізаційні властивості нанорозмірного силіцій(іѵ) оксиду, гідрофобізованого на 50%

Abstract

Емульгатори є необхідною складовою приготування важливих харчових і косметичних емульсій. Серед них інтерес викликають тверді нанорозмірні емульгатори Пікерінга, а саме явище отримало назву стабілізації за Піке- рінгом. У статті досліджено умови стабілізації харчових і косметичних емульсій за Пікерінгом на прикладах декількох модельних систем і перевірено можливості теоретичного передбачення умов найбільш ефективної стабілізації емульсій. Розглянуто модельні харчові та косметичні емульсії з введеними твердими наночастинками кремнезему, отриманих термічною обробкою гідрофобного кремнезему при різних режимах. Предметом дослідження є умови стабілізації емульсій твердими наночас- тинками за Пікерінгом. Пошук нового емульгатора відбувався з огляду на такі міркування: емульгатор має бути недорогим (оскільки при незначній своїй концентрації він дає суттєвий внесок у загальну собівартість готової продукції), доступним, нешкідливим та, зрозуміло, ефективно стабілізувати емульсійні системи, зменшуючи поверхневий натяг на межі поділу фаз рідина-рідина. Нами був обраний гідрофобізований кремнезем, який є недорогим і доступним, виробляється в Україні (Oрисил М-200), і який попередньо термічно обробили з метою зменшення частки гідрофобних груп на поверхні та збільшення його стабілізувальної дії. Контроль ступеня гідрофобності поверхні виконували методом дериватографії, а сам емульгатор отримувався прожарюванням вихідного гідрофобного кремнезему у муфельній печі при визначеній температурі. Визначення розмірів вихідного й термообробленого зразку проводилося методом динамічного розсіювання світла (Malvern Zetasizer Nano ZS). Встановлено, що оптимальна температура та час, при яких утворюється емульгатор з найкращою стабільністю готової емульсії, складає 600°С та 1 година відповідно. Emulsifiers are necessary components for preparation of important food and cosmetic emulsions. Among them prevalence was gained by solid emulsifiers, so-called Pickering’s emulsifiers, and the phenomenon has received the name of Pickering’s stabilization. The conditions of food and cosmetic emulsions’ stabilization due to Pickering’s effect on a number of model systems were studied checking possibilities of theoretical prediction of conditions of the most effective emulsions’ stabilization. The model food and cosmetic emulsions with solid nanoparticles of silica, which received by heat treatment of the hydrophobic silicon dioxide at the different conditions have been considered. The subject of research was conditions of emulsions’ stabilization by Pickering’s nanoparticles. Searching for new emulsifier was made due to such reasons: emulsifier has to be cheap (as it gives essential contribution to the general cost value of finished goods at insignificant their concentration), available, harmless and, certainly, effectively stabilize emulsion’s systems, reducing liquid-liquid interphase boundary energy. We have chosen the modified silicon dioxide which is inexpensive, available material, that is manufactured in Ukraine (Orisil M-200) and which was previously thermally processed for the purpose of decrease of hydrophobic groups’ part on the surface and increase its stabilizing action. Degree of hydrophobicity of surface was determined by differential thermal and thermogravimetric analysis, and emulsifier was got from initial hydrophobic silica in the muffle furnace at certain temperature. Determination of the sizes of emulsifier’s initial sample and after calcining was carried out by the dynamic light scattering method (Malvern Zetasizer Nano ZS). It was established that the optimum temperature and time, at which emulsifier with the best stability action is formed, are as follows: 600°C and 1 hour, respectively.