3. Hickey, S. Analysis of phase diagram and microstructural transitions in an ethyl oleate/water/Tween 80/Span 20 microemulsion system using high-resolution ultrasonic spectroscopy / S. Hickey, SA.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Мγнγстерство образованγя γ наρηγ

Россγйсηой Федерацγγ

Федеральное госρдарственное

бюдже
тное образовательное ρчрежденγе

высшего проςессγонального образованγя

Тверсηой госρдарственный ρнγверсγтет





Ф
Ф
И
И
З
З
И
И
К
К
О
О
-
-
Х
Х
И
И
М
М
И
И
Ч
Ч
Е
Е
С
С
К
К
И
И
Е
Е


А
А
С
С
П
П
Е
Е
К
К
Т
Т
Ы
Ы


И
И
З
З
У
У
Ч
Ч
Е
Е
Н
Н
И
И
Я
Я


К
К
Л
Л
А
А
С
С
Т
Т
Е
Е
Р
Р
О
О
В
В
,
,


Н
Н
А
А
Н
Н
О
О
С
С
Т
Т
Р
Р
У
У
К
К
Т
Т
У
У
Р
Р


И
И


Н
Н
А
А
Н
Н
О
О
М
М
А
А
Т
Т
Е
Е
Р
Р
И
И
А
А
Л
Л
О
О
В
В





МЕЖВУЗОВСКИЙ СБОРНИК

НАУЧНЫХ ТРУДОВ







выпуск
3











ТВЕРЬ

201
1

УДК 620.22:544621.3.049.77539.216.2:537.311.322: 530.145

ББК Ж36:Г5В379

Ф
50

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Росси
йской Федерации,
проректор по научной работе Тверского государственного технического университета

В.А. Тихомиров

Кандидат физико
-
математических наук, доцент кафедры физики пьезо
-


и сегнетоэлектриков Тверского государственного университета

Н.Н. Большакова

Редакционная коллегия:

Самсонов Владимир Михайлович


заведующий кафедрой теоретической физики
ТвГУ, профессор, д.ф.
-
м.н. (ответственный редактор);

Созаев Виктор Адыгеевич


заведующий кафедрой физики факультета электронной
техники Северо
-
Кавказского горно
-
металлургического института, профессор, д.ф.
-
м.н.;

Гафнер Юрий Яковлевич


заведующий кафедрой общей и экспериментальной физики
Хакасского государственного университета, профессор, д.ф.
-
м.н.;

Сдобняков Николай Юрьевич


доцент, к.ф.
-
м.н. (зам. ответственн
ого редактора,
ответственный секретарь);

Базулев Анатолий Николаевич


доцент, к.ф.
-
м.н.;

Комаров Павел Вячеславович


доцент, к.ф.
-
м.н.;

Скопич Виктор Леонидович


доцент, к.ф.
-
м.н.
;

Соколов Денис Николаевич


технический редактор.


Ф
50

Физико
-
химические

аспекты изучения кластеров, наноструктур и
наноматериалов Текст: межвуз. сб. науч. тр. / под общей редакцией
В.М.

Самсонова, Н.Ю.

Сдобнякова.
-

Тверь: Твер. гос. ун
-
т, 201
1
.
-

Вып.
3
.
-

284

с.


ISBN

978
-
5
-
7609
-
0560
-
4

Зарегистрирован Федеральной службой

по надзору в сфере связи, информационных
технологий и массовых коммуникаций, свидетельство о регистрации СМИ

ПИ № ФС 7747789 от 13.12.2011

Сборник составлен из оригинальных статей теоретического и
экспериментального характера, отражающих

результаты исследований в области
изучения физико
-
химических процессов с участием кластеров, наноструктур и
наноматериалов
физики
, включая

межфазны
е

явлени
я

и нанотермодинамику. Сборник
предназначен для научных и инженерно
-
технических работников, преподав
ателей
вуз
ов
, студентов и аспирантов. Издание подготовлено на кафедре теоретической
физики Тверского государственного университета.


УДК 620.22:544621.3.049.77539.216.2:537.311.322: 530.145


ББК Ж36:Г5В379

ISBN

978
-
5
-
7609
-
0560
-
4

© Коллектив авторов, 2
01
1

© Тверской государственный

университет, 201
1

Межвρ
зовсηγй сборнγη наρчн
ых трρдов

Выпρсη 3, 2011


246

УДК 532.6544.18

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКР
О
ЭМУЛЬСИЙ МЕТОДОМ
АКУСТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Т.В. Тихонова, К.И. Киенская, Г.В. Авраменко.

Российский химико
-
технологический университет им. Д.И. Менделеева

125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев
,

20

gluktv
@
mail
.
ru


Аннотация:

Исследованы скорость распространения и коэффициент поглощения
ультразвука

на частотах в диапазоне
0,5
-
20 МГц

в системах вода/ПАВ/масло.
Определены области существования микроэмульсионных систем на основе
неионогенных поверхностно
-
активных веществ.

Ключевые слова
:

микроэмульсии, фазовые переходы, области существования,
ультразву
ковая спектроскопия.


В производстве мягких лекарственных форм особое место занимают
обратные микроэмульсии, которые представляют собой водные нанокапли
диспергированные в масляной среде и окруженные стабилизирующим
слоем поверхностно
-
активного вещества. Б
лагодаря термодинамической
агрегативной устойчивости, малому размеру капель (10
-
100нм),
самопроизвольному диспергированию такие системы являются
перспективными для моделирования процессов переноса вещества через
мембранные структуры и контролируемой достав
ки лекарственных
средств.

Ввиду высокой чувствительности к изменению концентрационного
состава фаз важной задачей является достоверное установление границ
существования таких систем.
Процессы агрегирования, происходящие на
межфазной границе в микр
о
эмульси
ях, сопровождаются резким
экспериментально фиксируемым изменен
и
ем физико
-
химических свойств
системы, которое в большинстве случаев выр
а
жается в появлении
характерных изломов на кривых зависимости физико
-
химических
пар
а
метров от концентрации одного из компо
нентов системы. Для
микроэмульсий на основе неионогенных поверхностно
-
активных веществ
к т
а
ким параметрам относятся вязкость, электропроводность и
температура пому
т
нения системы. В последнее время в литературе
описывается применение метода

ультразвуковой с
пектроскопии
при
исследовании фазовых переходов в объемных образцах жидких кристаллов
1 и микроэмульсий 2
-
6, однако, опыт его использования крайне
незначителен.

В данной работе мы применили
метод акустич
е
ской спектроскопии
для определения границ струк
турных превращений в микроэмульсиях на
основе неионогенных поверхностно
-
активных веществ (ПАВ).
В качестве
ПАВ были выбраны: полиглицерил
-
6 диолеат (
Plurol

Oleique
,
PO
,
Фγзγηо
-
хγмγчесηγе аспеηты γзρченγя ηластеров,

нанострρηтρр γ наноматерγалов

247

Gattefosse
, Франция

/
PO
) и ПЭГ
-
8 каприлик/каприк глицерид (
Labrasol
,
Gattefosse
, Франц
ия

/
LAS
). В качестве масла применяли каприлик/каприк
триглицерид (

GTCC
, Рофетан,
Ecogreen
, Германия

/ ККГ) широко
используемый в фармацевтике и косметике.

Анализ проводили при термостатировании (25°
C
), на приборе
HR
-
US

102 спектрометр, обор
у
дованн
ом двумя стандартными ячейками объемом
1 мл. Изменения температуры не превышали
.
Измерение
акустических параметров, скорость (
) и коэффициент поглощения
ультразвука (
) измеря
лись в камере с постоянной акустической базой на
частотах в диапазоне
0,5
-
20 МГц. Для нахождения местоположения
частоты пика использовали сканирование частот. При п
о
мощи
микропипеток в ячейку помещали смеси ПАВ/масло в различном массовом
соо
т
ношении (85:15

85:20, 70:30, 60:40, 50:50, 40:60 соответственно),
предварительно производили дегазацию образца. Ка
ж
дая ячейка снабжена
магнитной мешалкой. Каждые 10 минут в обе ячейки добавл
я
ли по 0,02
-
0,05 мл титруемого раствора (вода).


На рисунках 1
-
6 представлены за
висимости прир
а
щения скорости
ультразвука (
) от содержания воды в системе при различном
соотношении ПАВ: масло. Разность скоростей ультразвука рассчитывали
следующим образом:



(1)

где

-

скорость ультразвука в ячейке с испытуемым образцом и

-

скорость ультразвука проходящего через воду соответственно.

Для систем с концентрацией ПАВ выше или равном 70 % масс.
микроэмульс
и
онная область определяется ростом либ
о постоянством
ультразвукового приращения в положительных координатах. При
массовых долях воды для систем с соотношением ПАВ: масло 85:15 (рис.
1) до 0,18 имеет место обратные микроэмульсии
, которые представляют
собой водные нанокапли диспергированные в ма
сляной среде и
окруженные стабилизирующим слоем поверхностно
-
активных веществ.
При дальнейшем увеличение объемной доли воды от 0,18 до 0,55
происходит рост величины приращения скорости ультразвука, связанный с
интенсивным слиянием капель дисперсной фазы и
возникновением
протяженных каналов воды, система переходит в бинепрерывную
микроэмульсию. Для таких
маловязких микроэмульсионных структур
характерна высокая величина емкости солюбилизации (до 0,55 массовых
долей). При соотношениях ПАВ: масло


80:20 диапаз
он образования
бинепрерывных структур составляет от 0,25 до 0,55 (рис. 2) и для 70:30

от 0,23 до 0,6 массовых долей воды (рис. 3).

Уменьшение концентрации ПАВ в сист
е
ме и увеличение количества
масляной фазы приводит к снижению солюбилизирующей способност
и.
Межвρ
зовсηγй сборнγη наρчн
ых трρдов

Выпρсη 3, 2011


248

Поэтому для систем с соотношением ПАВ: масло
-

60:40 имеет место
процесс обратного микроэмульгирования от 0,05 до 0,1 массовых долей
воды

(рис. 4).


Рис
.

1
.

Зависимость прир
а
щения скорости ультразвука от содержания воды в сис
теме
при соо
т
ношении ПАВ: масло


85:15


Рис
.

2
.

Зависимость приращения скорости ультразвука от содержания в
о
ды в системе
при соотношении ПАВ: масло


80:20


Рис
.

3
.

Зависимость прир
а
щения скорости ульт
развука от содержания воды в системе
при соо
т
ношении ПАВ: масло


70:30

Фγзγηо
-
хγмγчесηγе аспеηты γзρченγя ηластеров,

нанострρηтρр γ наноматерγалов

249

При соотношении ПАВ: масло 50:50 и 40:60 термодинамич
е
ски
агрегативно устойчивая область имеет также обратный тип и простирается
от 0,1 до 0,28 и 0,35, объемных д
о
лей воды, соответстве
нно (рис. 5
-
6).


Рис
.

4
.

Зависимость приращения скорости ультразвука от содержания в
о
ды в системе
при соотношении ПАВ: масло


60:40


Рис
.

5
.

Зависимость приращения ультразвуковой волны от с
о
держания во
ды в системе
при соо
т
ношении ПАВ: масло


50:50


Рис
.

6
.

Зависимость приращения ультразвуковой волны от содержания в
о
ды в системе
при соотношении ПАВ: масло


40:60

Межвρ
зовсηγй сборнγη наρчн
ых трρдов

Выпρсη 3, 2011


250

Систематические сдвиги в фазовых областях, отражающие
и
з
менения
этих параметров, удобно представлять в виде тройных или
псевд
о
тройных фазовых диаграмм. Так, на рис
.

7 представлена
псевдофазовая тройная диаграмма водно
-
органической системы
вода/ПАВ/масло, построенная после анализа
зависимостей прир
а
щения
скорости ультра
звука от содержания воды и отражающая наличие или
отсутствие микроэмульсионной системы (з
аштрихованная область).



Рис. 7. Фазовая диаграмма системы масло/ПАВ/вода по данным ультразвуковой
спе
к
троскопии


Таким образом, экспериментально показана возможност
ь изучения
структурных изменений и фазовых переходов в ультрамикрогетерогенных
дисперсных системах путем анализа фазовых зависимостей акустических
параметров


скорости и коэффициента поглощения ультразвука.
Выявлены закономерности в поведении акустических

параметров
микроэмульсий при структурных превращениях и фазовом переходе
обратная


бинепрерывная система. Полученные результаты могут быть
использованы для разработки метода исследования многокомпонентных
систем вода/ПАВ/масло с нанормазмерной величиной
капель дисперсной
фазы.


Авторы выражают благодарность сотрудникам кафедры физической химии
Технического университета г. Брно (Чешская республика):
. I. Miv eř,
C., . I. iř Kuče, .. за возможность проведения измерений.


Фγзγηо
-
хγмγчесηγе аспеηты γзρченγя ηластеров,

нанострρηтρр γ наноматерγалов

251

Библио
графический список
:


1.

Максимочкин, Г.И.

Фазовые переходы в жидкокристаллических эмульсиях по
данным ультразвуковой спектроскопии /
Г. И. Максимочкин, С. В. Пасечник //

Жидкие
кристаллы и их практическое использование.


2010.


Вып. 3 (33).


С. 11
-
19.

2.

Buck
in, V.

New analytical technique uses ultrasonic spectrometry / V. Buckin, E.
Kudryashov, B. O'Driscoll // Paints & Coatings Industry.


2002.


V. 60.


P. 64
-
66
.

3.

Hickey, S.

Analysis of phase diagram and microstructural transitions in an ethyl
oleate/water
/Tween 80/Span 20 microemulsion system using high
-
resolution ultrasonic
spectroscopy / S. Hickey, SA. Hagan, E. Kudryashov, V. Buckin //
International Journal of
Pharmaceutics
.


2010.


V. 388.


I. 1
-
2.


P. 213
-
222.

4.

eř, M.

Experience with ultrasound
et i itei ee / M. eř, .
Kuče; T. uv; . Šev //
Ceié it.


2005.


I. 99.


P. 545
-
547.

5.

Hickey, S.

Analysis of the phase diagram and microstructural transitions in phospholipid
microemulsion systems using
high
-
resolution ultrasonic spectroscopy / S. Hickey, M.J.
Lawrence, S.A. Hagan, V. Buckin // Langmuir.


2006.


V. 22.


P. 5575
-
5583.

6.

Smyth, C.

High
-
resolution ultrasonic spectroscopy: analysis of microemulsions / Smyth
C., O’i B., Lee M..,

Hie ., O’Re T., Bui . //
Spectroscopy.


2005.


V. 51.


I. 5.


P. 44
-
49.


Приложенные файлы

  • pdf 44360619
    Размер файла: 637 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий