DECHEMA/GVC Jahrestagungen 2004 - 12. - 14. 10. Karlsruhe www.jt2004.de
14th Ostwald Kolloquium "Fluids at interfaces and in pores: phase transitions and related phenomena" 22-23. 11. 2004 Berlin Conference programm
Effect of nonionic surfactant composition and concentration on the optimum HLB value for emulsion stability
The HLB concept has long proved to be a useful tool for emulsifier selection.
The HLB value is a measure of the overall polarity of the emulsifier, irrespective of its composition – a single surfactant, a binary mixture or a mixture with a broad distribution. On the other hand, it is well established that the geometry of the surfactant molecules and their packing density in the adsorption layers has a marked influence on type and stability of the emulsions. Therefore, besides the overall HLB value surfactant composition and concentration should also have an important effect. Though, this is consistent with practical experience related in-depth studies are rare. Therefore, the influence of composition and concentration on emulsion stability was investigated for the system water – paraffin oil choosing ethoxylated isotridecanols and their mixtures as emulsifiers.
A multisample technique based on analytical centrifugation was used for an accelerated study of creaming and of separation of oil and water phases as function of temperature. Not only information on the extent of phase separation was obtained but also the kinetics were directly measured in-situ.
Einfluß der Zusammensetzung und Konzentration nichtionischer Tenside auf den HLB-Wert für optimale Emulsionsstabilität
Das HLB-Konzept hat sich seit langem als Werkzeug bei der Auswahl von Emulgatoren bewährt.
Der HLB-Wert repräsentiert die Gesamtpolarität des Emulgators, unabhängig von der Zusammensetzung – egal ob Einzeltensid, Mischung zweier Tenside oder Gemisch mit breiter Verteilung. Andererseits ist bekannt, daß die Geometrie der Tensidmoleküle and ihre Packungsdichte in den Adsorptionsschichten einen deutlichen Einfluß auf Typ and Stabilität der Emulsionen hat. Deshalb sollten neben dem summarischen HLB-Wert Tensidzusammensetzung and -konzentration einen wesentlichen Einfluß ausüben. Dies läßt sich anhand von Praxiserfahrungen bestätigen, jedoch gibt es hierzu kaum systematische Untersuchungen. Deshalb wurde der Einfluß von Zusammensetzung und Konzentration auf die Emulsionsstabilität für das System Wasser – Paraffinöl untersucht. Hierzu wurden in einem weiten HLB-Bereich (2 – 15) ethoxylierte Isotridecanole und deren Mischungen als Emulgatoren gewählt.
Die Emulsionsstabilität wurde mittels eines Schnellverfahrens basierend auf analytischer Zentrifugation untersucht (siehe Beispiel – Abbildung). Hierbei wurde für mehrere Proben gleichzeitig die Aufrahmung, Abscheidung von Öl- oder Wasserphase bei verschiedenen Temperaturen vermessen. Das Verfahren liefert nicht nur Informationen über das Ausmaß der Phasenseparation sondern ermöglicht in-situ die direkte Bestimmung der Kinetik der ablaufenden Prozesse.
Fig. Beispiel Öl-in-Wasser-Emulsion Entmischung
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