Estudio Comparativo De Estabilidad de Macroemulsiones y Nanoemulsiones O/W

Abstract

Se caracterizó la estabilidad de un conjunto de nanoemulsiones y macroemulsiones dodecano/agua con 5% de dodecil sulfato de sodio y 3,3% de isopentanol a diferentes concentraciones de sal (2-10% NaCl) de acuerdo a tasas de ocurrencia de los fenómenos de desestabilización y sus tiempos característicos. Las emulsiones fueron representadas en un mapa de formulación-composición. Se realizaron medidas experimentales del efecto de la gravedad, la variación del radio cúbico promedio y la turbidez en función del tiempo. A partir de los datos de evolución de tamaño, se estimó la variación del número total de agregados en función del tiempo a partir de la cual, se ajustaron los modelos teóricos de Smoluchowski (Smoluchowski, 1917), floculación-coalescencia (Urbina-Villalba et al., 2005) y una nueva modificación del modelo propuesto por Yang para la ruptura de gotas (Yang et al., 2012) que toma en cuenta el proceso de coalescencia. Se estableció una nueva metodología teórico-experimental para la determinación de las constantes de agregación de emulsiones concentradas a partir de medidas de la evolución de la turbidez en el tiempo. Con las tasas de agregación, se realizaron predicciones del radio promedio en el tiempo considerando la floculación, la coalescencia y la maduración de Ostwald. Para incluir este último proceso, se debió corregir la expresión de la teoría clásica de LSW para tomar en cuenta el radio promedio real de una emulsión que coalesce. Estas predicciones mostraron que los procesos de floculación y coalescencia fueron predominantes en la mayoría de las emulsiones. Las medidas basadas en la influencia de la gravedad no mostraron diferencias significativas de estabilidad entre nano- y macro-emulsiones. Al evaluar los tiempos característicos, se encontró que las macroemulsiones fueron –en general- más estables que las nanoemulsiones, debido básicamente a la diferencia de densidad de partículas entre ambos sistemas. The stability of a set of dodecane/water nanoemulsions and macroemulsions with 5% of sodium dodecil sulphate and 3.3 % of isopentanol at different salt concentrations (2-10% NaCl) was studied, with emphasis in the rates of occurrence of different phenomena of destabilization and in their characteristic times. Emulsions were represented within a formulation-composition map. Experimental measurements of the effect of gravity, the rate of change of the average radius, and the variation of the turbidity as a function of time were endeavored. From the size of the drops, an estimation of the change of the total number of aggregates as a function of time was estimated. This allowed the fitting of the theoretical models of Smoluchowski (Smoluchowski, 1917), flocculation-coalescence (Urbina-Villalba et al., 2005) and a novel modification of the model proposed by Yang for the ruptura of droplets (Yang et al., 2012) in order to account the process of coalescence. A new theoretical and experimental methodology for determining the aggregation constants of concentrated emulsions based on the change of turbidity as a function of time was implemented. From the aggregation rates, predictions of the average radius as a function of time considering flocculation, coalescence, and Ostwald ripening were made. To include the latter process, the classical LSW expresion had to be corrected in order to account for the actual evolution of the average radius in a coalescing emulsion. These predictions showed that flocculation and coalescence were predominant in most systems. Measurements based on the effect of gravity were similar for both nano- and macro-emulsions. By comparing the characteristic times of the dispersions, it was found that macroemulsions were –in general- more stable than nanoemulsions basically due to the difference in the particle density between both emulsions.