O szerokim zastosowaniu polimeryzacją w mikroemulsji może świadczyć duża liczba publikacji ukazująca się w ostatnim czasie.

W badaniach główną uwagę zwrócono na zależność zachodzącą pomiędzy zawartością procentową surfaktanta i wartością HLB. Typy emulgatorów klasyfikuje się biorąc pod uwagę liczbę HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance - równowaga hydrofilowo-lipofilowa). Surfaktanty o wartości HLB<7 generują emulsje typu w/o, a powyżej 7 dominuje emulsja w/o. W przypadku wysokiego HLB dominują jednostki hydrofilowe, zaś w przypadku niskiej wartości przewagę osiągają jednostki hydrofobowe.

Zależność ta determinuje przejście emulsji w mikroemulsję. Zasada kształtowania nadawy polimeryzacyjnej była następująca:

- stosunek wagowy fazy wodnej do fazy olejowej wynosił 1:1;

- stosunek wagowy fazy wodnej do monomeru wynosił 1:1;

- surfaktant stanowił mieszaninę estru sorbitanu z kwasem tłuszczowym (małe HLB) z etoksylowanym estrem sorbitanu (duże HLB).

Wypadkowa wartość HLB stanowiła średnią ważoną wagowo, jaka była niezbędna, aby nastąpiło przejście od mętnej emulsji do optycznie transparentnej mikroemulsji. Przejście ostre i widoczne gołym okiem następowało w okolicach HLB » 9-11.

Wypadkową wartość HLB obliczono za pomocą wzoru:

xA + (1-x)B= HLB

gdzie:

A = HLB pierwszego surfaktanta

B = HLB drugiego surfaktanta

x = ułamek wagowy surfaktanta

Odczynniki wykorzystane w doświadczeniach:

- olej parafinowy (BA3/86/02);

- cykloheksan (POCh Gliwice);

- woda destylowana

- alkohol etylowy (POCh Gliwice);

- alkohol butylowy (POCh Gliwice);

- N-winyloformamid (NVF) 99% (Aldrich Chemical Co. Ltd.)

- akrylamid (AAm) (Aldrich Chemical Co. Ltd.)

- 0,01 M EDTA

- Tween 80 (T80) (oleinian polioksyetylenowy sorbitanu) (Aldrich Chemical Co. Ltd.)

- Span 80 (S80) (oleinian sorbitanu) (Aldrich Chemical Co. Ltd.)

W zlewkach na 100 ml przygotowano serie układów. Do odpowiedniej ilości oleju parafinowego odważonego na wadze technicznej dodano mieszaninę surrfaktantów niejonowych (S80, T80). Przy pomocy mieszadła magnetycznego, wolnymi obrotami, mieszano układ, jednocześnie dodając kroplami z biurety na 25 ml: wodę, wodę i alkohol lub rozcieńczony polimer. Zwracano szczególna uwagę, by ilość dodawanych kropel nie spowodowała nieodwracalnego zmętnienia układu, dlatego dozowanie było przeprowadzane z zachowaniem szczególnej ostrożności i wnikliwej obserwacji zachodzących zmian. Czas utworzenia mikroemulsji był zależny od danego układu i wahał się w granicach 8-15 godzin.

W tabeli 1 zamieszczono skład poszczególnych próbek.

Tabela 1. Skład ilościowy i jakościowy próbek.

nr próbki

olej [g]

woda [g]

surfaktant [g]

kosurfaktant [g]

1

10

10

6 (HLB 12) 

4

2

10

5

10 (HLB 11) 

10

3

10

10

10 (HLB 12) 

-

4

10

10

12 (HLB 11) 

5

5

20

20

20 (HLB 11) 

20

6

10

10

30 (HLB 10) 

5

7

10

10

30 (HLB 10) 

-

8

10

7

20 (HLB 10) 

-

9

10

8

20 (HLB 10) 

8

10

10

6

10 (HLB 11) 

10

11

10

6

10 (HLB 11) 

-

12

10

-

10 (HLB 16,7)

-

13

10

5

10 (HLB 7) 

5

14

10

10

10 (HLB 7) 

-

Do każdej próbki przyporządkowano obserwację:

1. Zmieszano olej, surfaktant, kosurfaktant i miareczkowano wodą. Alkohol etylowy nie miesza się z olejem. Układ był mętny.

2. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano mieszanina wody i alkoholu etylowego (stosunek wagowy 1:2). Powstała trwała mikroemulsja odporna na pH.

3. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano wodą. Układ od samego początku był mętny.

4. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano mieszaniną wody i alkoholu etylowego (stosunek wagowy 2:1). Po dodaniu 8 g układ był transparentny, po upływie doby rozdzielił się.

5. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano mieszaniną wody i alkoholu etylowego (stosunek wagowy 1:1). Na początku eksperymentu układ był mętny, ale po upływie około 30-60 minut stał się transparentny.

6. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano mieszaniną wody i alkoholu etylowego (stosunek wagowy 2:1). Dodatek ostatnich kropel powoduje punkt zmętnienia.

7. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano bardzo powoli (3 dni) wodą. Powstała trwała czasowo i odporna na pH mikroemulsja.

8. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano wodą. Powstała trwała czasowo i odporna na pH mikroemulsja.

9. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano mieszaniną wody i alkoholu etylowego (stosunek wagowy 1:1). Powstała trwała czasowo i odporna na pH mikroemulsja.

10. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano mieszaniną wody, alkoholu etylowego i monomeru (4g NVF). Układ był mętny od samego początku.

11. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano 40% roztworem NVF (6g wody i 4g NVF). Dodatek 7,8 cm3 roztworu NVF powoduje punkt zmętnienia

12. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano 40% roztworem NVF (6g wody i 4g NVF). Od samego początku układ był mętny.

13. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano mieszaniną wody i alkoholu etylowego (stosunek wagowy 1:1). Dodatek 1 cm3 mieszaniny wody i alkoholu powoduje punkt zmętnienia.

14. Zmieszano olej, surfaktant i miareczkowano wodą. Dodatek 1 cm3 wody powoduje punkt zmętnienia.

Ponadto sporządzono jeszcze układ, w skład którego wchodziło: 15,2g cykloheksanu, 8g butanolu, 2 krople EDTA (dodawany w celu zamaskowania jonów miedzi, które służą jako stabilizator monomeru) i 4g surfaktanta (1,5g S80 i 2,5g T80) o HLB = 11. Miareczkowano 40% roztworem akrylamidu. Układ się rozdzielił. Intensywne mieszanie spowodowało tylko zmętnienie. Grzanie około 15 minut w temperaturze 40oC nie dało żadnych zmian.

Otrzymanie optycznie transparentnej mikroemulsji, przy zachowaniu odpowiednich proporcji wagowych: surfaktanta, fazy wodnej i olejowej, jest możliwe, gdy dozowanie (wody lub wody i alkoholu) jest przeprowadzane z dużą ostrożnością i przy zastosowaniu wolnych obrotów na mieszadle magnetycznym.