TR201815640T4 - İki kutuplu topospesifik özellikleri olan bir parçacık ve bunun hazırlanmasına ilişkin işlem. - Google Patents

Abstract

Bu buluş iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacıklara ve bunları hazırlama işlemine ilişkindir.

Description

Tarifname boyunca önceki teknige iliskin verilen bir açiklama hiçbir sekilde bu önceki teknigin yaygin olarak bilindigine veya alanda bilinen genel bilginin bir parçasini olusturduguna yönelik bir kabul seklinde anlasilmamalidir. Çiplak yüzey kimyasal gruplari asimetrik dagilim gösteren parçaciklarin çesitli alanlarda çok sayida uygulamaya sahip olduklari varsayilmaktadir. Bu tür asimetrik parçaciklar sivi- sivi veya gaz-sivi arayüzlerinden siyrilmak için anlamli ölçüde daha yüksek enerji besleinesine ihtiyaç duyarlar ve sonuç olarak izotropik olarak dagilmis yüzey kimyasal gruplari olan parçaciklarla karsilastirildiklarinda bu tür parçaciklarin, parçaciklarin konsantrasyonu veya yüklenmesi ve ayrica olusturduklari emülsiyonlarin uzun ömürlülügü bakimindan daha etkili emülsiyon ve/veya köpük stabilizatörleri olduklari öngörülmektedir. Bu asimetrik parçaciklarin elektrikli/manyetik alanlarda kendilerini yönlendirme, ikili islevsellik veya uyari-yanit cihazlarinda kullanilma ve supra-parçacikli gruplarda yapi bloklari olarak kullanilma ve benzeri kapasitelerinin oldugu öngörülmektedir.

Iki kutuplu yüzey özellikleri olan bu tür parçaciklari sentezleme stratejileri genel olarak (a) tek katman usulleri ve (b) yigin usulleri seklinde iki kategoriye ayrilabiliri Tek katman usulü, homojen bir parçacigin bir yarisinin korundugu ve çiplak yüzeyde kontrollü bir reaksiyonun gerçeklestirildigi toposelektif bir yüzey modifikasyonu usulüdür.

Bildirilen stratejiler sunlardir: (i) bir yari kürenin, bir digerinde yüzey modifikasyonu yapilirken geçici olarak maskelenmesi, (ii) parçacigin korumaya alinacak yüzü taramasini saglayan reaktif yönelimli akilarin veya alanlarin kullanilmasi, (iii) mikrokontak baski, (iv) parçacigin süreç sirasinda dönemeyecegini varsayarak bir arayüz boyunca reaktif bir ortamla kismi temasin saglanmasi.

Tipik olarak, tek katman yaklasiminda anizotropik dagilmis yüzey kimyasal gruplari olan parçaciklar toposelektif yüzey modifikasyonu yoluyla yüzey anizotropisi olmayan prekürsör parçaciklardan hazirlanir. Yukaridaki stratejinin kullanilmasiyla bu tür parçaciklarin tasarimina ve sentezine iliskin örnekler Perro ve digerleri, J. Material Chem., yaklasimlardan biri, emülsiyonlarin stabilizasyonu veya destabilizasyonu için 100 mikrondan daha küçük bir boyuta sahip parçaciklarin tarif edildigi US 4715986 (Th.

Goldschmidt AG, 1987) sayili belgede açiklanmakta olup, söz konusu parçaciklar bir tarafinda hidrofilik gruba ve öbür tarafinda hidrofobik gruplara sahip fragmanlar içerir, burada hidrofilik ve hidrofobik gruplar istatistiksel olinayan bir tarzda anizotropik sekilde dagilmistir. Bu tür fragmanlari elde etme usullerinden biri içi bos mikro-kürelerin parçalanmasidir. Açiklanan tüm usullerde prekürsör maddeler, yüzey gruplarinin Örnegin silis, alüinin, içi bos mikro-küreler, mikrojel, karbon ve nisastanin homojen dagilimina sahiptir. 1:] killer gibi asimetrik parçaciklarla baslayan islemler açiklanmamistir.

Ayrica, bu tür asimetrik parçaciklarin hazirlanmasina iliskin tek katmanli usuller tipik olarak prekürsör parçaciklarin gaz-sivi, sivi-sivi veya kati-gaz arayüzlerinde biraraya getirilmesiyle baslar. Daha sonra arayüzlerdeki parçaciklar arayüzün bir tarafindan itibaren toposelektif isleme tabi tutulur. Dolayisiyla bu tür usullerin büyütülmesi olusturulabilecek arayüzey alani ile sinirlidir. Ayrica, islemin toposelektif olmasini saglamak için arayüzde parçaciklarin dönüsünün durdurulmasi gereklidir.

Iki kutuplu yüzey özellikleri olan parçaciklarin sentezlenmesi için birkaç yigin usulü de bildirilmistir. Yaklasimlarin birinde, önceden olusturulmus kabuk-çekirdek nanoparçaciklar bir bilesenle kimyasal reaksiyonla eszamanli veya ardisik olarak faz ayrilmasina tabi tutulmustur. Örnegin, gümüs-silis (Ag-Si02) kabuk çekirdek nanoparçaciklar gümüs için kuvvetli bir yükseltgen olan moleküler iyotla reaksiyona tabi tutulmustur. Bu durum gümüs kabukta silis çekirdekten faz ayrilmasina yol açti, kabuk ise hala çekirdege bagli kalip kardan adam benzeri parçaciklar olusturdu. Bir baska örnekte, iki kutuplu yüzey özellikleri olan nanoparçaciklar bir prekürsör yüzeyinde tek bir parçacigin kontrollü çekirdeklenmesine ve büyümesine dayanarak sentezlendi. Bir baska örnekte ise fraktal benzeri düzenlemeye sahip makromoleküllerin sentezlendigi asagidan yukariya bir yaklasimi kullanarak supramoleküler parçaciklar (dendrimerler) sentezlendi.

Bununla birlikte, geleneksel yigin usullerinde iki kutuplu yüzey özellikleri olan parçacik verimi nispeten düsüktür ve usuller sadece laboratuvar ölçekli preparasyonlar için uygundur. Ayrica, geleneksel usuller nispeten daha pahalidir. Iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin uygun maliyetli bir sekilde büyük ölçekte üretimine uyarlanabilecek saglam ve güvenilir bir usul mevcut degildir. Öte yandan, organo-killerin veya organik-inorganik melez maddelerin üretiinine iliskin prekürsör madde olarak killerin kullanildigi çesitli usuller bilinmektedir. Bununla birlikte, bu organo modifikasyonlu kil parçaciklarin iki kutuplu yüzey özelliklerine iliskin bildirim yoktur. kilden baslayarak kaolinitin iç yüzey hidroksil gruplarinin alkollerle esterlestirilmesiyle kaolinitin asili türevlerinin sentezini açiklamaktadir. Bu islemlerde ön ara katkili kaolinit transesterlesme vasitasiyla propandiollerle kaolinitin ara katman yüzeyinin organik modifikasyonunu açiklamaktadir. Baslangiç maddesi olarak metoksi modifikasyonlu kaolinit kullanildi ve propandiollerle reaksiyona sokularak hidroksipropoksi modifikasyonlu kaolinitler hazirlandi. Bu referanslarda 1:1 kil baslangiç maddesi olarak tarif edilmektedir. Ancak asilama maddeleri 4 karbon atomundan azina sahip küçük organik moleküllerdir ve dolayisiyla ortaya çikan parçaciklar istatistiksel olmayan bir tarzda anizotropik olarak dagilmis hidrofilik ve hidrofobik gruplara sahip olmaz.

Baska belgelerde inorganik parçaciklarin, örnegin kil parçaciklarin kaplanmasi belgelerde oldugu gibi kaplama malzemesine bagli olarak kutuplu veya kutupsuz olabilir.

Bu yayinlarda kil sadece bir tasiyici islevi görür. Kaplanmis parçaciklara iliskin bir açiklamanin bir baska örnegi US 3,21 1,565 sayili belge olup, burada önce bir organik diaminle kaplanmis ve sonra bir yag asidiyle kaplanmis, bu sekilde organik kutupsuz ortamlarda ve ayrica ara kutuplu maddelerde evrensel uygulanabilirligi olan bir hidrofobik organotilik parçacikli madde saglayan kil parçaciklari (kaolinit) açiklanmaktadir. Ancak bu tür bir islem parçacigi kutupsuz ortamlarda kullanim için uygun kilsa da, artik kutuplu bir ortamda dagilamayacaklari için parçaciklar kutuplu maddelerde kullanim açisindan elverissiz hale gelmektedir. Önceki teknigin sinirliliklari dikkate alindiginda, mevcut bulusun amaçlarindan biri önceki teknigin dezavantajlarindan en az birinin üstesinden gelmek veya bunu iyilestirmek veya kullanisli bir alternatif saglamaktir.

Mevcut bulusun bir baska amaci, kendi yüzeyi üzerinde benzer olmayan yüzey özellikleri olan mekansal olarak ayri iki bölgeye sahip iki kutuplu topospesifik özellikleri olan bir parçacik saglamaktir.

Mevcut bulusun yine bir baska amaci, kendi yüzeyi üzerinde mekansal olarak ayri iki bölgeye sahip ve söz konusu ayri yüzeylerden birinin hidrofilik ve ayri diger yüzeyin hidrofobik oldugu iki kutuplu topospesifik özellikleri olan bir parçacik saglamaktir.

Mevcut bulusun yine bir baska amaci nispeten düsük konsantrasyonda emülsifiye olabilen iki kutuplu topospesifik özellikleri olan bir parçacik saglamaktir. Mevcut bulusun yine bir baska amaci nispeten düsük parçacik yüklemesinde nispeten daha stabil emülsiyon saglayabilen iki kutuplu topospesifik özellikleri olan bir parçacik saglamaktir.

Mevcut bulusun yine bir baska amaci, kendi yüzeyi üzerinde benzer olmayan yüzey özellikleri olan mekansal olarak ayri iki bölgeye sahip iki kutuplu topospesifik özellikleri olan bir parçacigin büyük ölçekli üretiminde kullanilabilecek saglam ve güvenilir bir üretim islemi saglamaktir.

Mevcut bulusun yine bir baska amaci, suda yag emülsiyonlarinin hazirlanmasinda kullanim için uyun yüksek HLB,li yüzey aktif` maddelerinkilere benzer özellikleri olan bir parçacik saglamaktir.

Nano boyutlu veya mikro boyutlu parçaciklarin emülsiyonlari stabilize edebilecekleri ve yüzey aktif maddesiz emülsiyonlar olusturabilecekleri bilinmektedir. Bununla birlikte, bu tür emülsiyonlar nispeten yüksek kati parçacik yüklemesi gerektirir. Ayrica, emülsiyonlar nispeten daha az stabildir.

Mevcut bulusun sahipleri sasirtici sekilde asimetrik bir kil prekürsörünün, yüzey tabakalarindan birinin koordinasyon katyonlarina bagli bir organil veya bir organoheteril grupla topospesifik isleme tabi tutulmasiyla hazirlanan parçaciklarin, kendi yüzeyi üzerinde benzer olmayan yüzey özellikleri olan mekansal olarak ayri iki bölgeye sahip iki kutuplu topospesitik özellikleri olan bir parçacik sagladiklarini buldu.

Bulusun Özeti Mevcut bulusa göre, prekürsörü bir dis yüzey düzleminde bir tetrahedral tabakayla ve bir baska dis yüzey düzleminde bir oktahedral tabakayla sonlanan birbirini izleyen tetrahedral ve oktahedral tabakalara sahip asiinetrik 121 veya 2:1:1 bir kil parçacik olan, iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik saglanmakta olup, burada 3 karbon atomundan daha fazlasina sahip ve bir organil veya organoheteril gruptan seçilen bir kimyasal grup, yüzey tabakalarindan birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglidir.

Mevcut bulusun bir baska yönüne göre, prekürsörü bir dis yüzey düzleminde bir tetrahedral tabakayla ve bir baska dis yüzey düzleminde bir oktahedral tabakayla sonlanan birbirini izleyen tetrahedral ve oktahedral tabakalara sahip asimetrik [:1 veya 2:1:1 bir kil parçacik olan, iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip parçacigin hazirlanmasi için bir islem saglanmakta olup, söz konusu islem asagidaki asamalari içerir: a. prekürsörün bir mineral asitle isleme tabi tutulmasi, b. pH,i 8,in üzerine çikarmak için bir alkalinin eklenmesi, c. 50 ila 150 0C bir sicaklikta ClO-C22 karboksilik asidin bir alkali metal tuzunun eklenmesi, d. pH”i 7,nin altina indirmek için bir mineral asidin eklenmesi ve; e. iki kutuplu topospesif'ik özellikleri olan parçacigi içeren kati ürünün ayrilmasi.

Bulusa Iliskin Ayrintili Açiklama Prekürsör Mevcut bulusa uygun iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin prekürsörü tercihen dis yüzey düzlemlerinde bir tetrahedral ve bir oktahedral tabakayla sonlanan birbirini izleyen tetrahedral ve oktahedral tabakalara sahip bir asimetrik lzl veya 2: 121 bir kil parçaciktir. Prekürsör olarak 1:1 kil parçacik özellikle tercih edilir.

Mevcut bulusa göre tercih edilen 121 killer minerallerin kaolinit ve serpantin alt gruplarini içerir. Kaolinit alt grubu içine dahil olan türler kaolinit, dikit, halloysit ve nakrittir. Kaolinit alt grubundan, yani kaolinit, dikit, halloysit veya nakritten seçilen lzl kil özellikle tercih Serpantin alt grubuna dahil olan türler krizolit, lizardit ve amesittir.

Mevcut bulusa göre tercih edilen 2: 1 :1 killer minerallerin klorit grubunu içerir. Klorit bazi mineraloji uzmanlari tarafindan 222 kil olarak da isimlendirilir. Klorit, 221 killer gibi tetrahedral-0ktahedral-tetrahedral tabakalar içerir ve tetrahedral tabakalar arasinda asiri zayif bagli brusit benzeri tabakalar vardir.

Tetrahedral tabaka tercihen koordinasyon yapan tetrahedral silikon katyonu içerir.

Tetrahedral tabaka, silikon olmayan izomorf sekilde sübstitüe edilmis koordinasyon yapan tetrahedral katyonlar da içerebilir. izomorf sekilde sübstitüe edilmis koordinasyon yapan tetrahedral katyonlar, bunlarla sinirli kalmamak kaydiyla alüminyum, demir veya boron katyonlarini içerir.

Oktahedral tabaka, tercihen koordinasyon yapan Oktahedral alüminyum katyonu içerir.

Oktahedral tabaka, alüminyum olinayan izomorf sekilde sübstitüe edilmis koordinasyon yapan Oktahedral katyonlar da içerebilir. izomorf sekilde sübstitüe edilmis koordinasyon yapan Oktahedral katyonlar magnezyum veya demir katyonlarini içerir.

Kimyasal grubun, dis yüzey tabakalarindan birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina bagli olmasi tercih edilir. Dolayisiyla, kimyasal grup tetrahedral tabakanin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglanir. Alternatif olarak, kimyasal grup Oktahedral tabakanin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglanir. Tercih edilen bir yöne göre, tetrahedral ve Oktahedral yüzey tabakalarindan her birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlari kimyasal gruba baglanir, ancak burada tetrahedral yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina bagli kimyasal grubun, Oktahedral yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina bagli kimyasal grupla ayni olmamasi gereklidir.

Kimyasal grup tercihen yüzey olmayan tetrahedral veya Oktahedral tabakalara ait veya yüzey tabakalarinin iç tarafindaki koordinasyon katyonlarina bagli degildir.

Organil veya Organoheteril Grup Burada kullanildigi sekliyle organil grup terimi, islevsel türü ne olursa olsun karbon atomunda bir serbest degerligi olan herhangi bir organik sübstitüent grup anlamina gelir.

Organik sübstitüent terimi bir veya daha fazla karbon atomu içeren tüm kimyasal gruplari Burada kullanildigi sekliyle organoheteril grup terimi, serbest degerligi karbondan farkli bir atomda olan karbon içeren tek degerlikli herhangi bir grup anlamina gelir.

Organoheteril grup terimi organosilil ve organosiloksanil kimyasal gruplari içerir. Tercih edilen bir yöne göre, organoheteril grubu serbest degerliginin oksijen, azot, kükürt, fosfor veya silikondan seçilen bir atomda tamamlanmasiyla koordinasyon katyonlarina baglanir.

Kimyasal grup, 3,ten fazla karbon atomuna sahiptir ve tercihen -R, -O-R, -SO4-R, -N(X1)- R, -O-P03(Xi)-R, -O-C(O)-R, -Si(XiX2)-R ve -O-Si(XiX2)-R”den seçilir, burada X] ve X2 H,-(CH2)n-CH3, Cl, Br, Fdan olusan bir gruptan seçilir ve n 0 ila 15,tir ve -R bir organil Mevcut bulusa göre, bir organil veya organoheteril grup yüzey tabakalarindan birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglidir. Organil veya organoheteril gruplarin birden fazlasinin yüzey tabakalarindan birine baglanabilecegi öngörülmüstür. Organil veya organoheteril grup tetrahedral yüzey tabakasinin koordinasyon katyonlarina baglanabilir.

Alternatif olarak, organil veya organoheteril grup oktahedral yüzey tabakasinin koordinasyon katyonlarina baglanabilir. Kimyasal grubun yüzey tabakalarindan birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglaninasindan sonra, diger yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlari bir ikinci kimyasal gruba baglanir. Ikinci kimyasal grup herhangi bir kimyasal parça olabilir. Ikinci kimyasal grubun bir inorganik kimyasal grup veya bir organil veya organoheteril kimyasal gruptan seçilmesi tercih edilir. Ikinci kimyasal grubun bunlarla sinirli olmayan örnekleri -NO3, -NH3, -SO3, -SO4, -CH3 ve -CH2-CH3°ü içerir.

Tetrahedral yüzey tabakasi koordinasyon katyonlarinin serbest degerligi oksijende, silan olan bir organoheteril gruba bagli olmalari tercih edilir.

Iki Kutuplu Topospesiiik Özellikleri Olan Parçacik Organil veya organoheteril grubun tetrahedral veya oktahedral yüzey tabakalarinin koordinasyon katyonlarina bagli olmasi nedeniyle anizotropik olarak dagilmis yüzey kimyasal grubuna sahip iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacik, kendi yüzeyi üzerinde parçacigin geri kalanindan farkli yüzey özelliklerine sahip en az bir mekansal olarak ayri bölgeye sahiptir. Iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacik kendi yüzeyi üzerinde benzer olmayan yüzey özellikleri olan iki ayri bölgeye sahip olabilir. Parçacigin farkli yüzey özelliklerine sahip mekansal olarak ayri iki dis yüze sahip olmasi özellikle tercih edilir. Spesifik organil ve/Veya organoheteril grubun seçilmesi ve bunlarin selektif sekilde tetrahedral ve/Veya oktahedral yüzey tabakalarinin koordinasyon katyonlarina baglanmasiyla, iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin yüzeyinde çesitli türlerde anizotropik özelliklerin saglanabilmesinin mümkün oldugu düsünülmüstür. Yüzey özelligi anizotropisi veya asimetrisi, bunlarla sinirli olmamak kaydiyla hidrofobiklik, elektrik yükü yogunlugu, renk, Iloresans, piezo-yanit ve manyetik özelligi içerir.

Anizotropik Hidrofobikligi Olan Parçacik Parçacigin farkli yüzey özelliklerine sahip mekansal olarak ayri iki dis yüzünün olmasi tercih edilmekte olup, burada ayri dis yüzlerden biri hidrofilik, diger ayri dis yüz ise hidrofobiktir.

-R grubu, X3-R1 formda ana molekülden birinin 10 ila 60 erg/cm2 araliginda bir yüzey enerjisine sahip olmasini saglayacak sekilde -Ri ”dir, burada X3 H, OH, fenil, O-CH3, Cl, Br veya Fdan seçilir. Teori ile sinirli kalmayi istemeksizin, ana molekül X3-Rfin yüzey enerjisi 10 ila 60 erg/cm2 arasinda oldugunda ve bir organil grup -Ri veya -Ri içeren bir organoheteril grup yüzey tabakalarindan birinin koordinasyon katyonlarina bagli oldugunda, iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin bu yüzeyinin selektif olarak hidrofobik özellikler kazandigi düsünülmektedir.

Alternatif olarak, -R grubu, X3-R2 formdaki ana molekülden birinin pH 77de sifirin altinda veya sifira esit bir dagilim katsayisina veya log D degerine sahip olmasini saglayacak sekilde -Rfdir, burada X3 H, OH, fenil, O-CH3, Cl, Br veya Pdan seçilir.

Burada kullanildigi sekliyle Log D terimi verili bir sicaklikta, normal olarak 25 °C5de oktanol içindeki bir molekülün tüm türlerinin (iyonlasmamis ve iyonlasmis), ayni türlerin su fazindakine denge konsantrasyonlari anlamina gelir. Log D, molekülün nötral formunun yani sira iyonlasmis türlerinin de dikkate alinmasi bakimindan Log P,den farklilik gösterir.

Tercih edilen bir yöne göre, yüzey tabakalarindan birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlari-R3nin -Ri oldugu bir kimyasal gruba baglidir ve diger yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlari-R”nin -R2 oldugu bir gruba baglidir.

Organil veya organoheteril grubun ?ten fazla, daha tercihen 81den fazla ve en fazla tercihen 20'den fazla karbon atomuna sahip olmasi tercih edilir. Teori ile sinirli kalmayi istemeksizin, karbon atomlarinin sayisi arttikça yüzeyin hidrofobikliginin arttigi düsünülmektedir. Organil veya organoheteril gruptaki karbon atomlarinin sayisi tercihen 8 Küçük organil veya organoheteril gruplarin kullanilmasi tercih edilmez çünkü bu gruplar sadece dis yüzeye degil katmanlar arasindaki araliklarin içine de baglanmak için yeterince küçüktür. Bu duruin özellikle 3 veya daha az karbon atoinlu organil veya organoheteril gruplarda görülür .

Bir yüzeyi hidrofobik özellikte ve geri kalan yüzeyi hidro filik özellikte olan mevcut bulusa uygun parçaciklar, parçaciklarin gaz-kati, gaz-sivi, sivi-sivi ve kati-sivi arayüzler gibi arayüzlerde kümelenmesini içeren çesitli uygulamalarda kullanislidir. Mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacik özellikle köpük ve emülsiyon stabilizasyonunda kullanislidir.

Bu parçaciklar özellikle yüksek-HLB”li yüzey aktif maddelere bir alternatif olusturmak bakiinindan uygundurlar; ve parçaciklarin önce bir yag fazinda ve ardindan bir su fazinda veya tam tersi sekilde süspanse olup olmadigindan bagimsiz suda yag emülsiyonlari olusturabilirler. Gerek kutuplu, gerek kutupsuz sadece bir kutupsalligi olar parçaciklar (örnegin sirasiyla islem görmemis killer veya organo-killer) kesintisiz fazin içinde parçacigin önce dagildigi faz oldugu bir emülsiyon ortaya çikartir (B.P. Binks ve digerleri, (2000) referansinda bildirildigi gibi).

Herhangi bir özel teori ile sinirli kalmayi istemeksizin, moleküler yüzey aktif madde sistemlerinde emülsiyon olusturma yapisinin yogunluk derecesine bagli oldugu, ki bunun da emülsiyonlarin egrilme yapisini belirledigi gayet iyi bilinir. Moleküler yüzey aktif maddelerin bir arayüzde yogunlasmasi molekülün üzerindeki hidrofobik ve hidrofilik grubun bir fonksiyonu olup, genellikle hidrofilik lipofillik denge (HLB) sayisiyla temsil edilir. Yüksek HLB sayili bir yüzey aktif madde, hacimli hidro filik grubunun su faziyla temasini azamiye çikarmak için her zaman suda yag emülsiyonlari ortaya çikartir. Sonuç olarak bu yüzey aktif maddelerle olusturulan emülsiyonlarin yapilarinin belirlenmesinde molekül geometrisi önemli bir rol oynar. Öte yandan, bulusa ait parçaciklarin yapisal geometrileri nedeniyle yüksek HLB sayili yüzey aktif maddelere benzer parçaciklar olduklari öngörülebilir. Ayrintili olmak gerekirse, X-Y boyutlarinda bu parçaciklarin boyutlari tercihen 100 ve 1000 nm arasinda, tercihen 150 nm9nin üzerinde ve 250 nm”nin altindadir. Bir yag asidiyle reaksiyon sonrasinda yüzeylerden biri hidrofobiklesecek sekilde modifiye olur. Yag asidiyle reaksiyon sebebiyle ortaya çikan bu hidrofobik tabakanin boyutlari (yani kalinligi) söz konusu yag asidinin kuyruk uzunluguna baglidir. Örnegin, CIS bir yag asidi tipik olarak yaklasik 2 ila 3 nm kalinlik verir (hidrokarbon grubunun düz zincir düzenlemesine dayanarak hesaplanir). Bunun sonucunda, parçacigin bir tarafi olaganüstü ince bir hidrokarbon tabakasina sahip olur, parçacigin geri kalani ise hidrofilik kalir. Bu, yüksek HLBtli yüzey aktif madde sistemlerine benzer bir geometri olup, - teoriye göre - bu durum parçaciklarin baslangiçtaki islanabilirligi ne olursa olsun suda yag emülsiyonlarinin ortaya Mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçaciklar, ayni parçacik yükünde islem görmemis parçaciklarla karsilastirildiklarinda nispeten daha stabil emülsiyonlar saglarlar ve stabil emülsiyonlari elde etmek için nispeten daha az parçacik yüklemesi gerektirirler ve emülsifiye edici bir madde olarak kullanislidirlar. Mevcut bulusa ait parçaciklari kullanarak elde edilen emülsiyonlarin diger avantajlari asagida siralananlari a. elektrolitlerin mevcudiyetine nispeten daha fazla tolerans; b. suda yag emülsiyonlarini nispeten yüksek yag faziyla formüle etme esnekligi, ki bu da susuz etkin maddelerin dokunma duyusunu bozmadan daha yüksek oranda verimini saglar; c. ayni parçacik yükünde islem görmemis parçaciklarla karsilastirildiginda nispeten daha yüksek viskozite ve akma gerilmesi; d. nispeten düsük yüzey aktif madde konsantrasyonlu emülsiyonlarin olusmasi ve yüzey aktif maddesiz emülsiyonlari yapma olasiligi.

Mevcut bulusun bir baska yönüne göre su, yag ve mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigi içeren bir suda yag emülsiyonu saglanmaktadir. Iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacik, emülsiyon agirliginin tercihen %0.1-99,unu, daha tercihen %1-30°unu ve en fazla tercihen %1-15'ini olusturur.

Mevcut bulusa göre toposelektif olarak seçilmis parçaciklar nispeten daha stabil gaz-sivi köpükler saglar.

Anizotropik Renkli Parçacik -R grubu, X3-R3 formdaki ana molekülden birinin 200 nm ila 700 nm bir dalga boyunda kutuplu veya kutupsuz bir çözücü içinde en az bir absorbans pikine sahip olmasini saglayacak sekilde -R3'tür. Iki kutuplu topospesifik renk özellikleri olan parçacik daginik faz kirliliklerinin incelenmesinde sensör olarak avantajli sekilde kullanilabilir.

Anizotropik Floresansli Parçacik -R grubu, X3-R4 formdaki ana molekülden birinin 200 nm ila 700 nin bir dalga boyunda kutuplu veya kutupsuz bir çözücü içinde en az bir emisyon pikine sahip olmasini saglayacak sekilde -R4ltür.

Anizotropik Elektrik Yükü Yogunlugu Olan Parçacik -R grubu, X3-R5 formdaki ana molekülden birinin 0.1 mikro-ohm cm,den daha fazla bir özdirence sahip olmasini saglayacak sekilde -R5”tir.

Anizotropik Piezo-Yanit Özellikleri Olan Parçacik sinifina sahip olmasini saglayacak sekilde -Rjdin Manyetik Özellik -R grubu, X3-R7 formdaki ana molekülden birinin paramanyetik veya diyamanyetik olmasini saglayacak sekilde -R7idir.

Mevcut bulusa uygun iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin tercih edilen bazi örnekleri asagida verilmektedir.

Prekürsörün bir asimetrik kil olmasi durumunda mevcut bulusa uygun iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin hazirlanmasinda, bir organil veya organoheteril kimyasal grubun gerek tetrahedral, gerek oktahedral yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina selektif olarak baglandigi bir kimyasal reaksiyon veya reaksiyonlar serisi kullanilabilir. Reaksiyonun selektif olmasi en önemli özelliktir. Ayni organil veya organoheteril grubun oktahedral ve tetrahedral yüzey tabakalarinin her ikisine ait koordinasyon katyonlarina baglandigi kimyasal reaksiyon veya reaksiyonlar serisi mevcut bulusun kapsami disindadir.

Takdir edilecegi üzere mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifîk özellikleri olan parçacigi hazirlamak için teknikte uzman kisi bir organil veya organoheteril kimyasal grubun yüzey tabakalarindan birinin koordinasyon katyonlarina selektif olarak baglanmasini saglayan bir reaksiyonu veya reaksiyonlar serisini seçebilecektir.

Bir organil grubun tetrahedral yüzey tabakasinin koordinasyon katyonlarina reaktan sekilde baglanmasinda bir Grignard reaktifi veya bir organolityum bilesik kullanilabilir.

Bir yönü itibariyla, iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin hazirlanmasi için bir islem sunulmakta olup, söz konusu islem asagidaki asamalari içerir: a. prekürsör kilin bir mineral asitle isleme tabi tutulmasi; b. pH71 8°in üzerine yükseltmek için bir alkalinin eklenmesi, c. 50 ila 150 °C bir sicaklikta C10-C22 karboksilik asidin bir alkali metal tuzunun eklenmesi, d. pH,i 7,nin altina düsürmek için bir mineral asidin eklenmesi ve; e. iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigi içeren kati ürünün ayrilmasi. atomuna sahiptir. Mevcut bulusa göre karboksilik asit doymus veya doymamis olabilir.

Doymamis asitler özellikle tercih edilir. Kullanilabilecek karboksilik asitlerin bunlarla sinirli olmayan bazi örnekleri oleik asit ve linoleik asidi içerir.

Bu reaksiyonda, bir organoheteril grup (oksijende serbest degerligi olan yag asidi) oktahedral tabakanin koordinasyon katyonlarina baglanir.

SEKILLERE YÖNELIK AÇIKLAMA Sekil 1: (A) Kaolinit, (B) Silis ve (C) Alümin için Fourier dönüsümlü kizilötesi (FTlR) diferansiyel spektruin. Üç parçacigin hepsi bulusa uygun sekilde oleik asitle reaksiyona sokulmustur.

Sekil 2: Islem görmemis kaolinit parçaciklara ve bulusa ait toposelektif sekilde islem görmüs parçaciklara ait X isini spektrumlari; ara katman araliginda farklilik olusmadigi gösterilmektedir. Sekilde, Toposelektif numune TS seklinde gösterilmekte ve sol taraftaki Y ekseninde ölçeklendirilmektedir, islem görmemis parçaciklar ise UT olarak gösterilmekte ve sag taraftaki Y ekseninde ölçeklendirilmektedir. ÖRNEKLER Bulus simdi örnekler yardimiyla kanitlanacaktir. Örnekler sadece açiklama getirmek içindir ve hiçbir sekilde bulusun kapsamina sinirlama getirmemektedirler. Örnek 1: Emülsiyon Davranisi Toposelektif Sekilde Parçaciklarin Hazirlanmasi Islemi Kaolinit prekürsör olarak kullanildi. Bir gram kaolinit (laboratuvar cinsi Kaolinit, Loba) 100 ml 0.1 N hidroklorik aside (Emerck) eklendi ve karisima 15 dakika banyolu bir sonikatörde (Elma Transsonic 460/H sonikatör) sonikasyon yapildi. Bunun ardindan bu karisima tezgah üstü bir manyetik karistiricida sürekli karistirarak 0.4 g sodyum hidroksit peletleri eklendi. Sodyum hidroksit peletlerin çözündürülmesinden sonra bir pH ölçme cihazi (Orion, model no. 720A) kullanarak sistemin pH”i ölçüldü ve 11.5 oldugu bulundu.

Reaksiyon karisimina fazladan sodyum oleat (%99 satlikta, Loba) eklenerek 90 g/ 1 bir konsantrasyon yapildi. Reaksiyon karisimi 90 °C9de 2 saat kesintisiz karistirildi ve gece boyunca (12 saat) denge olusturmak için korundu. Daha sonra damla damla 1 N HCI ekleyerek sistemin pH”16.5 olarak düzenlendi, bu sekilde reaksiyona girmemis sabun serbest yag asidine çevrildi. Reaksiyon karisimi santrifiijlendi ve çökelen kil tekrar tekrar su ve asetonla yikanarak reaksiyona girmemis sabun kalintilari atildi. Reaksiyona giren kil 2 saat bir sicak hava firininda 55 c>Clde kumtularak iki kutuplu topospesifîk özellikleri olan parçacik elde edildi. Takdir edilecegi üzere mevcut bulusa ait islem arayüzey alanina bagli degildir ve dolayisiyla çogaltilmasi nispeten kolaydir.

Bulusa ait parçaciklar ayrica önceki teknikte açiklanan kapli parçaciklarla karsilastirildi. sayili belgede açiklanan sekilde sentezlendi. Madde ayrica asagidaki deneylerde kullanildi.

Toposelektif Isleme Tabi Tutulmus Parçaciklarin Özelliklerinin Tanimlanmasi Kizilötesi Ölçümler Kaolinit yerine alümin (kromatografik cins, S.D Fine-chem) ve silis (Aerosi1200, Degussa) kullanarak da yukarida açiklananla ayni usulün izlendigi bagimsiz reaksiyonlar gerçeklestirildi. Model silis ve alümin yüzeyler olarak sirasiyla Aerosil ve kromatografik cins alümin, A kullanildi. Üç substratin diferansiyel Simdi Sekil 1”de gösterilen Kaolinit ve Alüminden elde edilmis spektrumlara bakildiginda, cm`l 'de yeni bir majör pikler grubu almistir. 1650-1550 em'i ”e yakin asimetrik gerilme ve 1400 em'1 ,e yakin simetrik gerilme bandi karboksilat anyonunun belirgin bir özelligidir.

Bu durum bir karboksilat anyonuyla Kaolinit ve Alümin yüzeylerin her ikisinde de yeni bir alüminyum oleat bilesigin olustugunu gösterir. Ayrica Kaolinit ve Alümin için elde edilen iki yeni pikin birbirine yakin yer aldigi bulundu, ki bu da Alümin veya Kaolinit yüzeyin her ikisinde de Oleik asitteki -COOH ile AI+3 arasinda iki disli bir karboksilat kompleksinin veya bir köprü baglantisi (-COO-AI+3) ortaminin olustugunu ortaya koyar.

Yukarida bahsedilen piklere ilaveten Kaolinit ve Alümin için 2950-2850 cm'1 arasinda bir baska yeni pik grubu görülmektedir. Bu pikler C-H gerilinesine özgü piklerdir. Metilen gruplarinin asimetrik ve simetrik gerilmesi sirasiyla 2926 ve 2853 om"1 ,de olusur. Bu bantlarin konumlari alifatik hidrokarbon serilerinde ± 10 cm_1 ,den fazla çesitlilik 2953 em'l ade olusmasi oleik asidin hidrokarbon zincirinin metilen grubundan kaynaklanir.

Bu da reaksiyonun gerçekten hem Alümin, hem Kaolinit yüzeylerde gerçeklestigini kanitlar. Öte yandan reaksiyona giren silis özelliksiz bir spektrum gösterir. Hem karboksilat anyonun, hem metilenin gerilme frekanslari silis söz konusu oldugunda bariz olarak eksiktir. Bu durum silisin oleik asitle olan reaksiyona katilmadigini gösterir. Sonuç olarak, yukarida açiklanan islemde, bir organoheteril grubu (oksijende serbest degerligi olan yag asidi) oktahedral tabakanin, yani alüminyumun koordinasyon katyonlarina baglanmistir.

Emülsifikasvon Çalismalari Emülsiyon Hazirlama ve Emülsiyon Stabilitesinin Incelenmesi 0.1 g parçacik 50 mLalik bir kademeli Tarson santriiî'ij tüpü içine konuldu ve buna 5 ml iyonu giderilmis su (Millipore) eklendi. Karisima 45 dakika bir sonikatör banyosunda (SS Microsupersonics) sonikasyon yapildi. Daha sonra 5 ml LLPO (hafif sivi parafin yagi, Raj Petrochemicals tarafindan temin edilir) su-parçacik karisiinina eklendi ve ortaya çikan karisim Ultra Turrax T 25 homojenizatör kullanarak 10 dakika yaklasik 6500 rpm°de (devir/dakika) homojenize edildi. Emülsifiye olan yag hacmi baslangiçta ve 24 saat sonra kaydedildi. Emülsiyonlari düsük hizli ve yüksek hizli santrilî'ijlemeye (LSC ve HSC) tabi tutarak hizlandirilmis stabilite testleri gerçeklestirildi. Santrifüjleme yaklasik olarak 500 rpmsde 1 dakika (LSC) ve ayrica Remi santrifüjde gerçeklestirildi. LSC ve ayrica HSC sonrasinda emülsifiye olan yag hacmi kaydedildi.

Emülsiyonlar, emülsiyon agirliginca yaklasik %2 parçacik konsantrasyonu ve emülsiyon agirliginca yag ve suyun her biri için yaklasik%49 bir konsantrasyon kullanarak hazirlandi.

Emülsiyonlar mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacik (Örnek 1), reaksiyona girmemis Kaolinit (Karsilastirma Örnegi l-A), organo-killer (English India China Clay7den elde edilen Amino silanla islenmis sulu kille islenmis Amshine-Kaolinit) (Karsilastirma Örnegi l-B) ve hidrofobik silis (Degussa Aerosil R974) (Karsilastirma Örnegi l-C) kullanarak yapildi.

Tablo 1 - Emülsivonlarin Stabilitesi ve Hazirlanis Kolayligi Örnek Parçacik Boyut Yüksek Hizli Prekürsörün Karistirma No (mikron) Santrifîijleme Kullanimi Kolayligi Sonrasinda Emülsifiye Olan 1 Toposelektif 0.5 20 Kolay Iyi islem görmüs A Islem görmemis 0.5 0 Kolay Iyi B Organo-kil 0.5 10 Zor Kötü C Hidrofobik silis 0.012 60 Zor Kötü Örnek Parçacik Boyut Yüksek Hizli Prekürsörün Karistirma No (mikron) Santrifîijleme Kullaniini Kolayligi Sonrasinda Emülsifiye Olan göre parçacik Islem görmeinis parçaciklari ve organo-kili içeren emülsiyonlar nispeten stabil degilken, hidrofobik silis içeren emülsiyon nispeten stabil olmasina ragmen, küçük parçacik boyutu nedeniyle olasi bir solunum tehlikesi tasimasi ve kolaylikla islenememesi yüzünden hidrofobik silis seklinde olusturulmasi oldukça zordur. Ayrica, hidrofobik olmasi nedeniyle silisin bir emülsiyon olusturmak için karistirilmasi oldukça zordur. Sonuçlara bakildiginda, mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin emülsiyonu nispeten daha stabil kildigi ve ayrica kullaniminin ve islenmesinin kolay oldugu açik sekilde görülmektedir.

Elektrolitlerin Mevcudivetinde Emülsivonun Stabilitesi Mevcut bulusa uygun iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigi (Örnek 2-4) kullanarak bir elektrolitin çesitli konsantrasyonlarinda emülsiyonlar olusturuldu.

Karsilastirma Örnegi 2-A ila 4-A, iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacik yerine islem görmemis kil parçaciklarinin kullanilmasi hariç Örnek 2-4 ile aynidir.

Tablo 2 - Elektrolit Mevcudivetinde Emülsiyonlarin Stabilitesi Sodyum Klorür HSC sonrasi emülsifiye HSC sonrasi emülsifiye Konsantrasyonu Örnek yag (hacimce %) - Iki Örnek yag (hacimce %) - Islem (M) N 0 kutuplu topospesifik N 0 görmemis parçaciklarin özellikleri olan parçacik kullanildigi emülsiyon kullanilan emülsiyon 0.1 4 90 4-A Sonuçlara bakildiginda, mevcut bulusa uygun iki kutuplu topospesifik özelligi olan parçacigin elektrolit mevcudiyetine nispeten daha toleransli emülsiyon olusturdugu görülebilmektedir.

Yüzey Aktif Madde Mevcudivetinde Emülsivonun Stabilitesi Asagidaki Örneklerin tamami emülsiyon agirliginca %1 parçacik yükündedir. Yag ve suyun her ikisi emülsiyon hacminin yaklasik %49.5,ini olusturur. Yüzey aktif madde emülsiyon agirliginin %1 ”idiL Tablo 3 - Yüzev Aktif Madde Mevcudivetinde Emülsivonlarin Stabilitesi HSC sonrasi emülsifiye HSC sonrasi emülsifiye Kritik misel Örnek yag (hacimee %) _ Iki Örnek yag (hacimce 0/0) _ k 0 ns a nt rasyo nu n da No kutuplu topospesifik No Islem görmemis yüzey aktif madde ozellikleri olan parçacik parçaciklarin . kullanilan emülsiyon kullanildigi emülsiyon Alkol etoksilat 5 50 5-A 0 (C12EO7- Galaxy Surfactants Ltd.) Alkol etoksilat 6 40 6-A 0 (Cl 2EO3-Galaxy Surfactants Ltd) Dogrusal alkilbenzen 7 30 7-A 10 sülfonat Zaten mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigi kullanarak yüzey aktif maddeler olmadan da emülsiyon olusturulabilecegi kanitlanmisti. Yukaridaki sonuçlara bakildiginda, ayni parçacik yüklerinde mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigi kullanarak olusturulan emülsiyonlarin, islem görmemis parçaciklari kullanarak olusturulan karsilik gelen emülsiyonlarla karsilastirildiklarinda nispeten daha stabil olduklari açik olarak görülmektedir.

Emülsifive Edilebilecek Yag Türleri Emülsiyonlar, emülsiyon agirliginca yaklasik %2 parçacik konsantrasyonu ve emülsiyon agirliginca yag ve suyun her biri için yaklasik%49 bir konsantrasyon kullanarak hazirlandi.

Einülsiyonlar mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacik (Örnek 8 ve 9), reaksiyona girmemis Kaolinit (Karsilastirma Örnegi 8-A ve 9-A), organo-killer (English India China Clay”den elde edilen Amino silanla islenmis sulu kille islenmis Amshine-Kaolinit) (Karsilastirma Örnegi S-B ve 9-B) ve hidrofobik silis (Degussa Aerosil R974) (Karsilastirma Örnegi 8-C ve 9-C) kullanarak yapildi. Kullanilan yaglar ve bunlarin yüzey gerilimleri emülsiyon stabilitesine iliskin sonuçlarla birlikte asagidaki tabloda verilmektedir.

Tablo 4 - Yüzey Aktif Madde Mevcudivetinde Emülsivonlarin Stabilitesi Örnek Yagin Yüzey Düsük Hizda Santriiîijleme No Yag &sargi Parçacik Sîrgrîgnda Emulsifiye Olan 8 Nitrobenzen 43.4 Toposelektif 100 islem görmüs 8-A Nitrobenzen 43.4 Islem görmemis 70 8-B N itrobenzen 43.4 Organo-kil 70 8-C Nitrobenzen 43.4 Hidrofobik silis 70 islem görmüs 9-A Heksan 17.9 Islem görmemis 90 9-B Heksan 17.9 Organo-kil 90 9-C Heksan 17.9 Hidrofobik silis 70 Sonuçlara bakildiginda, mevcut bulusa uygun iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin genis çesitlilikte yüzey gerilimi degerlerine sahip yaglarla einülsiyonlar sagladigi açik olarak görülmektedir. Mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacikla yapilan emülsiyonlar, önceki teknige ait parçaciklari kullanarak yapilan emülsiyonlarla karsilastirildiklarinda nispeten daha stabildirler.

Emülsiyonun Viskozitesi Emülsiyon, emülsiyon agirliginca %10 iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacik ve emülsiyon agirliginca yag (hafif sivi parafin yagi) ve suyun her birinden %45 ile hazirlandi (Örnek 10). Örnek 10”a karsilik gelen Karsilastirma Örnegi 10-A islem görmemis parçaciklari kullanarak yapildi.

Emülsiyonlar bir test tüpünde yapildi. Daha sonra test tüpü yatay bir konumda konuldu ve dakika sonra tüpten disari akan emülsiyon miktari ve tüp içinde kalan miktar kaydedildi. Sonuçlar asagidaki tabloda verilmektedir.

Tablo 5 - Emülsivonlarin Viskozitesi Örnek No Parçacik 15 Dakika Sonra Tüp Içinde Kalan Sivi Hacmi (%) Toposelektit` islem görmüs 100 lO-A Islem görmemis 0 Sonuçlara bakildiginda, mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigi kullanarak yapilan emülsiyonun, karsilik gelen islem görmemis parçaciklari kullanarak yapilan emülsiyonla karsilastirildiginda nispeten daha yüksek akma gerilmesine ve viskoz özelliklere sahip oldugu açik sekilde görülmektedir.

Köpük Olusumu ve Stabilite Köpük olusumu ve stabilite iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigi (Örnek 1 1) ve islem görmemis parçaciklari (Karsilastirma Örnegi ll-A) kullanarak olusturulmus köpüklerde incelendi. Köpük, 2 g parçacigin 10 mL iyonu giderilmis suya eklenmesi ve karisimin yüksek hizli homojenizatörde (Ultratrax marka) 6400 rpmsde 10 dakika karistirilmasiyla hazirlandi. Karistirmayi durdurduktan sonra baslangiç köpük hacmi (t = 0) ölçüldü. Köpük hacmi t = 15 dakika zamaninda da ölçüldü. Sonuçlar asagidaki tabloda verilmektedir.

Tablo 6 - Köpük Olusumu ve Stabilite Örnek Parçacik t : 0 Zamaninda Baslangiç t : 15 Dakika Zamaninda No Köpük Hacmi (mL) Köpük Hacmi (mL) (mL) l 1 Toposelektif islem 7.5 6 görmüs ll-A Islem görmemis 0 0 Sonuçlara bakildiginda, mevcut bulusa ait iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigin, islem görmemis parçaciklarla karsilastirildiginda nispeten yüksek hacimde köpük olusturabildigi ve ayrica nispeten daha yüksek stabiliteli köpük sagladigi da açik olarak görülmektedir. Örnek 2: Homojen ve Iki Kutuplu Parçaciklarin Karsilastirilmasi Yukarida açiklandigi gibi, ideal olarak iki kutuplu olan bir parçacigin bir yüzey aktif maddenin parçacikli bir analogu seklinde davranacagi için dagilim ortamina yönelik bu bagimliligi göstermemesi beklenmektedir. Parçaciklarin iki kutuplu veya homojen olup olmadiklarini kanitlamak için asagidaki deneyler gerçeklestirildi.

Deney Protokolü 01 g parçacik 50 mL”lik bir kademeli Tarson santriûij tüpüne konuldu ve buna 5 ml iyonu giderilmis su (Millipore) eklendi. Karisima bir sonikatör banyosunda (SS Microsupersonics) sonikasyon uygulandi. Daha sonra su-parçacik karisimina 5 ml LLPO (Raj Petrochemicals'tan temin edilen hafif sivi parafin yagi) eklendi ve ortaya çikan karisim 10 dakika yaklasik 6500 rpm”de Ultra Turrax T 25 homojenizatör kullanarak homojenize edildi.

Bir baska deney grubunda parçaciklarin önce su fazinda dagitilmasi yerine, parçaciklar yag içinde dagitildi ve ardindan su ilave edildi. Usulün geri kalani ayni oldu.

Her iki durumda da kesintisiz fazin yapisini belirlemek için yag fazina bir Iloresan boya, Nil Kirmizisi (2.24' takviye edildi. Bu yok denecek kadar az miktarda boya ilavesinin yag fazinin yüzey gerilimi gibi (0.05mNm-l) özelliklerini degistirmedigi kontrol edildi. F azlarin yapisinin belirlenmesinde floresan mikroskopisi kullanildi.

Sonuçlar Bu dört sisteme ait floresans mikrografileri asagida sunulmaktadir (Tablo 7). Bu mikro grafilerde bulusa ait parçaciklarla olusturulmus emülsiyonlarin parçaciklarin baslangiçtaki islanabili'rligi ne olursa olsun her zaman bir suda yag emülsiyonu ortaya çikarttiklari gözlemlendi. Öte yandan, reaksiyona girmemis parçaciklarla ve US 3,211,565 sayili belgedeki açiklamayi kullanarak hazirlanmis parçaciklarla olusturulan emülsiyonlar parçaciklarin baslangiçtaki islanabilirligine bagli olarak bir faz çevrilmesi sergilemektedir. Reaksiyona girmemis parçaciklarda ve diger homojen parçaciklarda görülen bu davranis literatürde (B.P. Binks ve digerleri, J Phys Chem Chem Phys, 2, 2959 (2000)) daha önce bildirilen gözlemle aynidir ve bir arayüze iki farkli fazdan yaklastiginda parçacigin temas açisinda maruz kaldigi farki dikkate alanarak açiklanabilir, yani temas açisi histerezisidir. Homojen bir parçacik arayüze yag fazindan yaklastiginda ilerleyen bir temas açisina maruz kalir (su içinde ölçülür), bir su fazindan yaklastiginda ise uzaklasan bir temas açisi olusur (su fazindan ölçülür).

Bulusa ait parçaciklarin boyut özellikleri X-Y boyutlarinda: ~ 500 nm ve Z yönünde: ~200 nm”dir. Oleik asitle reaksiyon sonrasinda yüzeylerinden biri ~2 ila 3 nm olan bir Oleik asit tabakasi (hidrokarbon grubunun düz zincirli bir düzenlemesine dayanarak hesaplanir) nedeniyle hidrofobik olacak sekilde modifiye olur.

Bunun sonucunda parçacigin taraflarindan biri olaganüstü ince hidrokarbon tabakaya sahip olur, parçacigin geri kalani ise hidrofilik kalir. Bu yüksek HLBSli yüzey aktif madde sistemleriyle analog bir geometri olup, bu durum muhtemelen parçaciklarin baslangiçtaki islanabilirlikleri ne olunsa olsun suda yag emülsiyonlarinin ortaya çikmasindan sorumlu faktördür.

Tablo 7. Baslangiçta Yag veya Su Fazinda Dagitilmis Parçaciklarla Olusturulmus Emülsiyonlarin Yapisi Dagitildiginda Emülsiyon Dagitildiginda Emülsiyon Toposelektif parçacik Suda yag Suda yag Reaksiyona girmemis Suda yag Yagda su parçacik US 3,21 1,565`e ait parçacik Suda yag Yagda su Yukaridaki tabloda gösterildigi gibi, bulusa uygun parçaciklar emülsifikasyon isleminin parçaciklarin önce su içinde süspanse edilmesi ve ardindan bir yag faziyla karistirilmasiyla veya önce yag içinde süspanse edilmesi ve ardindan suyla karistirilmasiyla baslatilip baslatilmadigindan bagimsiz olarak suda yag emülsiyonu olusturmaktadir. Islem görmemis parçaciklar veya kapli parçaciklar (US 3,211,5659teki parçaciklar gibi) ise ilk dagitildiklari faz olan kesintisiz faza sahip bir emülsiyon olusturmaktadir.

Bu durum islem görmemis parçaciklarin ve önceki teknikte açiklanan kapli parçaciklarin iki kutuplu degil homojen olduklarini, bulusa uygun parçaciklarin ise gerçekten iki kutuplu oldugunu göstermektedir. Örnek 3: d-Araligi Organoil veya organoheteroil gruplarin sadece dis yüzeyde mevcut oldugunu ve ara katman araliginda mevcut olmadiklarini kanitlamak amaciyla X-isini kirinimi ölçümleri (Siemens D500) gerçeklestirildi.

Kullanilan parçaciklar Örnek 1,deki toposelektif parçaciklar ve islem görmemis kaolinit Oleik asidin kil örgü içinde ara katman olusturma boyutunu incelemek için reaksiyona giren kil numunelerinde X-isini kirinimi ölçümleri gerçeklestirilerek reaksiyonla birlikte oleik asidin arzu edilmeyen bir sekilde ara katman olusturmasi kontrol edildi.

Ara katman olusumu Kaolinit içinde tipik olarak 7.4 Ä olan yüksek bir d-araligi ortaya çikartir. Reaksiyona giren Kaolinitin reaksiyona girmemis olanla birlikte verilen X-isini kirinimi görüntüsü Sekil 2,de sunulmaktadir. Islenmemis kaolinite özgü dOOl piki 20 = 12.6°”de (çok kuvvetli, keskin ve dar) gözlemlenmis olup, bu yaygin olarak kaolinite özgü olan 0.74 nmaye karsilik gelir. Reaksiyona girmemis ve bulusa ait parçaciklar arasinda farklilik gözlemlenmemistir, ki bu da oleik asidin d-araligi içinde herhangi bir ara katman olusturmasinin söz konusu olmadigini gösterir.

Claims (18)

ISTEMLER

1. Iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, prekürsörü bir dis yüzey düzleminde bir tetrahedral tabakayla ve bir baska dis yüzey düzleminde bir oktahedral tabakayla sonlanan birbirini izleyen tetrahedral ve oktahedral tabakalara sahip bir asimetrik 121 veya 2:] :l kil parçaciktir, burada 3 karbon atomundan daha fazlasina sahip ve bir organil veya bir organoheteril kimyasal gruptan seçilen bir kimyasal grup yüzey tabakalarindan birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglidir.

2. Istem 1”deki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu kimyasal grup tetrahedral yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglidir.

3. Istem 1`deki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu kimyasal grup oktahedral yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglidir.

4. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada tetrahedral ve oktahedral yüzey tabakalarinin her birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlari söz konusu kimyasal gruba baglidir ancak tetrahedral yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglanan kimyasal grup oktahedral yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlarina baglanan kimyasal grupla ayni degildir.

5. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu organoheteril grup söz konusu koordinasyon katyonlarina serbest degerliginin oksijen, azot, kükürt, fosfor veya silikondan seçilen bir atomda tamamlanmasiyla baglanir.

6. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu kimyasal grup -R, -O-R, -SO4-R, -N(X1)-R, -O-P03(X1)- R, -O-C(O)-R, -Si(X1X2)-R ve -O-Si(X1X2)-R,den seçilir, burada -R bir organil veya organoheteril gruptur, Xi ve X2 H, fenil, -(CH2)n-CH3, Cl, Br, Pdan seçilir veya -R ile ayni10 olabilecek veya ayni olinayabilecek bir organil veya organoheteril grubudur ve n 0 ila 157tir.

7. Istem 6Sdaki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu kimyasal grup 8”den fazla karbon atomuna sahiptir.

8. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu -R, X3-Ri formdaki ana molekülden birinin 10 ila 60 erg/cm2 araliginda bir yüzey enerjisine sahip olmasini saglayacak sekilde -Ri ,dir, burada X3 H, OH, fenil, -CH3, O-CH3, CI, Br veya Fdan seçilir.

9. Istem 1 ila 7°deki gibi iki kutuplu topospesiiik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu -R, X3-R2 formdaki ana molekülden birinin pH 7,de sifirin altinda veya sifira esit bir dagilim katsayisina veya log D degerine sahip olmasini saglayacak sekilde -Rfdir, burada X3 H, OH, fenil, O-CH3, Cl, Br veya I”dan seçilir.

10. Istem 8 veya Istem 9”daki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada yüzey tabakalarindan birinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlari -R”nin -Ri oldugu bir kimyasal gruba baglanir ve diger yüzey tabakasinin dis tarafindaki koordinasyon katyonlari-R,nin -Rz oldugu bir gruba baglanir.

1 1. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu parçacik farkli yüzey özellikleri olan mekansal olarak ayri iki dis yüze sahiptir.

12. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu ayri dis yüzlerden biri hidrofiliktir ve diger ayri dis yüz hidrofobiktir.

13. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesiiik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu -R, X3-R3 formdaki ana molekülden birinin 200 nm ila 700 nm bir dalga boyunda kutuplu veya kutupsuz bir çözücü içinde en az bir absorbans pikine sahip olmasini saglayacak sekilde -R3°tür, burada X3 H, OH, fenil, -CH3, O-CH3, Cl, Br veya I°dan seçilir.

14. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu IR, X3-R4 formdaki ana molekülden birinin 200 nm ila 700 nm bir dalga boyunda kutuplu veya kutupsuz bir çözücü içinde en az bir emisyon pikine sahip olmasini saglayacak sekilde -R4”tür, burada X3 H, OH, fenil, -CH3, O-CH3, Cl, Br veya Pdan seçilir

15. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesitik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu oktahedral yüzey tabakasi koordinasyon katyonlari serbest degerligi oksijende C10-C22 karboksilik asit olan bir organoheteril gruba baglidir.

16. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifik özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu tetrahedral yüzey tabakasi koordinasyon katyonlari serbest degerligi oksijende silan olan bir organoheteril gruba baglidir.

17. Önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesitîk özelliklere sahip bir parçacik olup, burada söz konusu 121 kil kaolinit, halloysit, dikit veya nakritten seçilir.

18. Prekürsörü bir dis yüzey düzleminde bir tetrahedral tabakayla ve bir baska dis yüzey düzleminde bir oktahedral tabakayla sonlanan birbirini izleyen tetrahedral ve oktahedral tabakalara sahip bir asimetrik 1:1 veya 2: l :1 kil parçacik olan önceki istemlerin herhangi birindeki gibi iki kutuplu topospesifîk özelliklere sahip bir parçacigi hazirlainak için bir islem olup, asagidaki asamalari içerir: a. prekürsörün bir mineral asitle isleme tabi tutulmasi, h. thi 8tin üzerine çikarmak için bir alkalinin eklenmesi, c. 50 ila 150 0C bir sicaklikta ClO-C22 karboksilik asidin bir alkali metal tuzunun eklenmesi, d. pH”i 77nin altina indirmek için bir mineral asidin eklenmesi ve; e. iki kutuplu topospesifik özellikleri olan parçacigi içeren kati ürünün ayrilmasi.