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Dispersionen und Emulsionen

Emulsionen sind bekannte metastabile Systeme, die aus zwei nicht mischbaren oder teilweise mischbaren Phasen bestehen, wobei eine der Phasen fein verteilt in der zweiten Phase vorliegt. Zum Aufrechterhalten der Stabilität von Emulsionen ist der Einsatz grenzflächenaktiver Substanzen wie Tensiden, Polymeren, Proteinen und ihren Mischungen - notwendig. Neben amphipilen Agenzien sind auch partikuläre Systeme in der Lage, Emulsionen zu stabilisieren, und zwar nach dem sogenannten Pickering-Prinzip. Insbesondere ist dieses Konzept für Produkte, welche Nanoteilchen in ihrem Formulierungen bereits enthalten, neu und sehr interessant. Die größte Bedeutung liegt  im hydrophilen/hydrophoben Verhalten der Partikel, um einen Kontakt zwischen nicht mischbaren Phasen herzustellen. Ihre Affinität zu den beiden Phasen – Wasser und Öl – soll unterschiedlich sein und diese Eigenschaft wird durch den Kontaktwinkel ausgedrückt. Der Kontaktwinkel ist eine ausgezeichnete Größe, um die Benetzbarkeit von Teilchen und ihre Affinität zu den beiden Phasen zu beschreiben. Weist die Oberfläche der Partikel sehr hydrophile oder sehr hydrophobe Eigenschaften auf, verlieren sie ihre Fähigkeit zur Stabilisierung, weil sie entweder in der wässrigen oder öligen Phase verbleiben und keine Affinität zum Eintritt in die Grenzfläche zeigen.

Faktoren, die für die Stabilität von Pickering-Emulsionen verantwortlich sind

  • Phasenverhältnis, Ölpolarität
  • Partikelgröße und -form, Partikelgrößenverteilung
  • Oberflächenrauheit der Partikel Ober- und Grenzflächenenergie
  • Partikelkonzentration
  • Tensidkonzentration
  • Energieeintrag

Öle: Paraffinöl, Myglyol (technisches Produkt, Sasol Germany), Sonnenblumenöl, Olivenöl
Nanopartikel: unmodifizierte und modifizierte Al2O3, TiO2, SiO2
Tenside: klassische Emulgatoren, klassische Tenside für Waschmittel und Kosmetika

Paraffinöl : Wasser 50:50 Al2O3 Partikel θ ≈ 50°
Paraffinöl : Wasser 50:50 Al2O3 Partikel θ ≈ 60°
Wasser : Paraffinöl 50:50 Al2O3 Partikel θ ≈ 90°
Olivenöl : Wasser 50:50 Al2O3 Partikel θ ≈ 50°
Olivenöl : Wasser 50:50 Al2O3 Partikel θ ≈ 50°
Wasser : Olivenöl 50:50 Al2O3 Partikel θ ≈ 50°
TEM-Bild einer multiplen Emulsion: Wasser-Öl-Wasser (Öl: kosmetische Ölmischung, Produkt der Fa. Sasol Germany)

Mitarbeiter:

Dr. Victoria Dutschk
Dr. Alla Synytska
Dipl.-Ing. Stefan Werner

Kooperationen:

Dr. K. Schrader, Max Rubner-Institut (MRI), Bundesforschungsanstalt für Ernährung und Lebensmittel, Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz    

Prof. Dr. Th. Karapantsios, Department Chemische Verfahrenstechnik, Aristotel-Universität Thessaloniki, Griechenland

 
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