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Applied Chemistry for Engineering, Vol.22, No.4, 416-422, August, 2011
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보조계면활성제가 NP7 계면활성제 시스템의 마이크로에멀젼 형성에 미치는 영향에 관한 연구
Effect of Cosurfactant on Microemulsion Phase Behavior in NP7 Surfactant System
임흥균, 이슬, 모다희, 임종주†
  • 동국대학교 서울 공과대학 화공생물공학과
HeungKyoon Lim, Seul Lee, DaHee Mo, and JongChoo Lim†
  • Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University-Seoul, Seoul 100-715, Korea
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초록
본 연구에서는 보조계면활성제 첨가가 NP7 비이온 계면활성제, 물, 탄화수소 오일의 3성분으로 이루어진 시스템의 평형 및 동적 거동에 미치는 영향을 살펴보았다. 실험에서 사용한 n-pentanol, n-octanol, n-decanol 등의 보조계면활성제는 모두 소수성 첨가제로 작용하여, 알코올 첨가에 따라 oil in water (O/W) microemulsion (μE)이 excess 오일상과 평형을 이루는 2상 영역으로부터 middle-phase μE이 excess water, excess 오일상과 각각 평형을 이루는 3상 영역을 거쳐서 water in oil (W/O) μE이 excess 물상과 평형을 이루는 2상으로 전이되었다. 또한 알코올의 사슬 길이 증가 및 첨가량 증가에 따라 상전이 온도는 감소하였다. O/W μE이 존재하는 조건에서는 비극성 오일의 종류와 상관없이 오일이 계면 활성제 마이셀에 의하여 가용화되어 시간에 따라 오일의 크기가 감소하였다. 한편 middle-phase μE를 포함한 3상이 형성되는 조건에서는 매우 낮은 계면장력으로 인하여 오일이 수용액 상에 빠른 속도로 가용화되었고 작은 drop 형태로 유화되었다. 반면에 W/O μE의 2상을 형성하는 조건에서는 과포화로 인하여 일어나는 자발적 유화 현상과 물과 계면 활성제의 오일상으로의 확산으로 인한 오일의 크기 증가가 관찰되었다. 비극성 탄화수소 오일과 계면활성제 수용액 사이의 시간에 따른 계면장력 측정 결과는 동적 거동 실험결과와 일치하는 경향을 나타내었다.
In this study, the effect of cosurfactant on the phase equilibrium and dynamic behavior was studied in systems containing NP7 nonionic surfactant solutions and nonpolar hydrocarbon oils. All cosurfactants used during this study such as n-pentanol, n-octanol and n-decanol acted as a hydrophobic additive and thus promoted the transition from an oil in water (O/W) microemulsion (μE) in equilibrium with an excess oil phase to a three-phase region containing excess water, excess oil, and a middle-phase microemulsion and further to a water in oil (W/O) μE in equilibrium with the excess water phase. The transition temperature was found to decrease with both increases in the chain length and amount of addition of a cosurfactant. Dynamic behavior studies under O/W μE conditions showed that an oil drop size decreased with time due to the solubilization into micelles. On the other hand, both the spontaneous emulsification of water into the oil phase and the expansion of oil drop were observed under W/O μE conditions because of the diffusion of surfactant and water into the oil phase. Under conditions of a three-phase region including a middle-phase μE, both the rapid solubilization and emulsification of the oil into aqueous solutions were found mainly due to the existence of ultra-low interfacial tension. Dynamic interfacial tension measurements have been found to be in a good agreement with dynamic behavior results.
Keywords:NP7 surfactant;cosurfactant;microemulsion phase behavior;dynamic behavior;dynamic interfacial tension
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