Parafin mumu emülsiyonunun kararlılığını arttırmak için silika parçacıklarının kullanımı
The use of silica nanoparticles to increase the stability of paraffin wax emulsion
Yazar: ALIU PENNAH IBRAHIM
Danışman: PROF. DR. MEHMET GÖNEN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products ; Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Emülgatörler = Emulgators

Özet:
Parafin mumu emülsiyonları gıda, kozmetik, tekstil, orman ürünleri gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak tüm bu alanlarda karşılaşılan temel sorun emülsiyonların kararsızlığıdır. Bu sorunun üstesinden gelmek için farklı yöntemler ve emülgatörler literatürde önerilmiştir. Bu çalışmada, parafin mumu emülsiyonlarının ticari bir emülgatör (IK-8000) ile farklı katı oranlarında (kütlece % 20-60) hazırlanması ve silika nanoparçacıklarının elde edilen parafin mumu emülsiyonlarının kararlılığı ve ortalama parçacık çapı üzerine etkisi araştırılmıştır. Kütlece % 20 parafin mumu emülsiyonu farklı emülgatör, PEG-7-Gliseril Kokoat, kullanılarak hazırlanmıştır. PEG-7-Gliseril Kokoat ile hazırlanan emülsiyon üç gün  sonra fazı ayrılmışken IK-8000 ile hazırlanan emülsiyon bir aydan fazla kararlı kalmıştır. Silika nanoparçacıklarının emülsiyonun kararlılığı üzerindeki etkisi, 2 aydan fazla saklanan numuneler gözlemlenerek incelenmiştir. Silika nanoparçacıklarının parafin mumu emülsiyonlarının kararlılığının artmasına yardımcı olduğu görülmüştür. Silika nanoparçacıkları kullanmadan hazırlanan emülsiyonlar (sadece IK-8000) sadece bir ay kararlı kalırken, silika nanopartiküller ve IK-8000 ile formüle edilen emülsiyonlar 2 aydan fazla kararlı kalmıştır. Ayrıca, beş  dakikalık  sonikasyonun, parafin emülsiyonunun ortalama parçacık boyutu üzerinde önemli bir şekilde etkilediği ve 1024 nm'den 685,2 nm'ye düşürdüğünü görülmüştür. Farklı emülsiyon numuneleri ile kaplanmış yüzeylerde su damlasının oluşturduğu temas açısı; kütlece 30 % PWE, kütlece 40 % PWE, kütlece 50 % PWE ve kütlece % 60 PWE ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar emülsiyonların uygulandığında malzemelere su itici özellik sağladığını göstermektedir. Katı içeriği miktarı ne kadar yüksek olursa, ölçülen temas açısı o kadar büyük olmuş, dolayısıyla hidrofobiklik de o kadar yüksek olmuştur.

Abstract:
Paraffin wax emulsions are used extensively in various fields such as food, cosmetics, textiles, forest products. However, the main problem encountered in all these areas is the instability of emulsions. Different methods and emulsifiers have been proposed to overcome this problem. In this study, the preparation of paraffin wax emulsions with a commercial emulsifier (IK-8000) in different solid contents (20-60 wt. %) and the effect of silica nanoparticles on the stability and mean particle diameter of the obtained paraffin wax emulsions were investigated. 20 wt. % paraffin wax emulsion was prepared using a different emulsifier, PEG-7-Glyceryl Cocoate. The emulsion prepared with PEG-7-Glyceryl Cocoate phase separated after 3 days, while the emulsion prepared with IK-8000 remained stable for more than a month. The effect of silica nanoparticles on the stability of the emulsion was studied by frequently observing samples stored for more than 2 months. It has been observed that silica nanoparticles help increase the stability of paraffin wax emulsions. Emulsions prepared without silica nanoparticles (only IK-8000) were stable for just a month whereas those which were formulated with silica nanoparticles and IK-8000 remained stable for more than 2 months. Moreover, it was also found that five minutes of sonication significantly affected the mean particle size of the paraffin emulsion by reducing it from 1024 nm to 685.2 nm. The contact angle formed by water drop on the surfaces coated with different emulsion samples; 30 wt. % PWE, 40 wt. % PWE, 50 wt. % PWE and 60 wt. % PWE were measured. The results obtained show that the emulsions can provide hydrophobic property to materials when applied. The higher the amount of solid content, the greater the measured contact angle thus higher hydrophobicity.