A Study on Preparation of Colloidal Gas Aphrons and Stability

The stability of CGAs(colloidal gas aphrons) prepared from non-ionic and ionic surfactants was investigated. Those surfactants were sodium dodecyl sulfate(SDS), Triton X-100, Tween 80 and Quillaja Saponin. The stability of CGAs prepared from single surfactants or mixed surfactants(two components) using a CGA generate. was investigated as functions of temperature, surfactant concentration and stirring time. Saponin among the single surfactants has shown the longest duration time(143 min) and then, Triton X-100, SDS, and Tween 80 were followed by at room temperature. In case of CGAs heated up to $70^{\circ}C$, SDS endured for 116 min but Saponin lasted for only 105 mit which was a considerable reduction of the duration time of CGAs at room temperature. For mixed surfactant pairs, stability of any one pairs stood between the two. That meant no synergic effect for surfactant blending. At the higher temperature, Saponin+Triton X-100 was disclosed to be the lowest, 53 min meanwhile Saponin+SDS was the highest at ambient temperature. The CGAs, initially about 140 ${\mu}m$ in diameter, began to grow right after the agitation to be about 190 ${\mu}m$ owing to coalescence of the bubbles and then became to collapse. When heated, CGAs including Saponin tended to be smaller while the others to be larger. In summary, we found that the stability of CGAs or the duration time was greater for single surfactants and at room temperature rather than for mixed surfactants that caused substantial intermolecular interactions in the CGA structure and at the higher temperature.

Colloidal Gas Aphrons의 제조와 안정성에 대한 연구

비이온성 및 이온성 계면활성제를 이용하여 제조한 CGA(cllodial gas aphron)의 안정성을 고찰하였다. 실험에서 이용한 계면활성제는 SDS(Sigma-Aldrich, Co.), Triton X-100, Tween 80, Quillaja Saponin이다. CGA발생장치를 이용하여 단일 성분의 계면활성제 및 혼합 계면활성제에 의한 CGA를 제조하였고, 농도, 온도, 시간에 따른 CGA의 안정성을 조사하였다. 단일 성분 CGA의 경우, Saponin이 143분의 지속시간을 보여 가장 높은 안정성을 나타내었고 Triton X-100, SDS, Tween 80순으로 안정성이 높았다(상온). CGA제조시 계면활성제 용액을 $70^{\circ}C$로 가열한 경우, SDS가 가장 높은 안정성을 보였으며(116분) Saponin은 상온에 비해 안정성이 낮아졌다. (105분). 혼합 계면활성제일 경우, 두 계면활성제의 중간 수준의 안정성을 보였으며, SDS+Saponin 조합이 139분으로 가장 안정성이 컸다. 가열한 혼합 계면활성제에서는 Saponin+Triton X-100 조합이 가장 안정성이 낮아 53분에 불과했다. CGA는 초기 평균 입경이 약 140 ${\mu}m$ 였다가 융합이 일어나면 그 크기가 약 190 ${\mu}m$로 상승하고 이후 붕괴하는 양상을 띠었다. 가열하여 제조한 CGA에서는, Saponin이 포함된 경우 상온에 비해 그 크기가 감소하였으며, 타 계면활성제에서는 일반적으로 그 크기가 증가하였다. 요약하면 CGA는 가열 했을 때 보다는 상온일때, 분자간 상호작용이 크게 작용하는 혼합 계면활성제보다 단일 계면활성제일 경우, CGA 지속시간이 길어져 안정성이 높아졌다.