Preparation of Silica Microgels Using Membrane Emulsification Method

We prepared monodispersed spherical silica microgels by controlling various conditions of emulsification procedure using a lab-scale membrane emulsification system equipped with SPG (Shirasu porous glass) porous membrane having pore size of $1.5{\mu}m$. We determined the effects of process parameters of membrane emulsification (ratio of dispersed phase to continuous phase, sodium silicate concentration, emulsifier concentration, dispersed phase pressure, stirring speed) on the mean size and size distribution of silica microgels. The increase of the ratio of dispersed phase to continuous phase, dispersed phase pressure and sodium silicate concentration led to the increase in the mean size of microgels. On the contrary, the increase in emulsifier concentration and stirring speed of the continuous phase caused the reduction of the mean size of microgels. Through controlling these parameters, monodisperse spherical silica microgels with about $6{\mu}m$ of the mean size were finally prepared.

막유화법을 이용한 실리카 마이크로겔의 제조

세공경 $1.5{\mu}m$인 SPG (Shirasu porous glass) 막이 설치된 실험실 규모의 막유화 장치를 사용하여 구(球) 형상의 단분산 실리카 마이크로겔을 제조하기 위한 막유화 공정변수의 최적조건을 결정하였다. 막유화의 공정변수로는 분산상 내규산소다의 농도, 분산상 압력, 연속상에 대한 분산상의 비율, 연속상 내 유화제의 농도, 연속상의 교반속도로 설정하고, 이들 변수가 제조된 실리카 마이크로겔의 입자 크기와 분포에 미치는 영향을 검토하였다. 막유화의 공정변수들 중에서 연속상에 대한 분산상의 비율, 분산상 압력 및 분산상 내 규산소다의 농도가 증가할수록 겔 입자의 크기가 증가하였다. 반면 유화제의 농도와 연속상의 교반속도가 증가할수록 겔 입자의 크기가 감소하였다. 막유화의 공정변수 조절을 통해 최종적으로 평균 입자 크기가 $6{\mu}m$인 입도분포가 균일한 구 형상의 실리카 마이크로겔을 제조할 수 있었다.