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Methyl-grafted silica nanoparticle stabilized water-in-oil Pickering emulsions with low-temperature stability

皮克林乳液 流变学 烷基 化学工程 溶剂化 材料科学 纳米颗粒 粘度 微流变学 化学 有机化学 复合材料 纳米技术 分子 工程类
作者
Zhe Fan,Li Zhang,Wenwen Di,Kuncheng Li,Gongrang Li,Dejun Sun
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:588: 501-509 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2020.12.095
摘要

The viscosity of water-in-oil Pickering emulsions may dramatically increase upon cooling. The solvation of the long-chain alkyl groups grafted on the particles stabilizer is the likely cause of the strong dependence of rheological property on temperature. Thus, we hypothesize that silica nanoparticles (NPs) grafted with short-chain alkyl groups can stabilize Pickering emulsions, yielding weakly temperature-dependent rheological property. Using alkyl-grafted (methyl, octyl, and octadecyl) silica NPs as emulsifiers, the rheological properties and microstructure of the water-in-oil Pickering, as well as the solvation of the silica NPs, were studied using diffusing-wave spectroscopy microrheology measurements, confocal laser scanning microscopy, and low-field nuclear magnetic resonance measurements. The use of methyl- and octadecyl-grafted silica NPs, which have almost identical optimum contact angles, to stabilize emulsions dramatically reduced the effect of cooling on the viscosity. Moreover, the emulsions stabilized by these methyl-grafted silica NPs exhibited nearly constant rheological properties as the temperature decreased from 75 to 5 °C. The nearly constant rheological properties are attributed to the nearly constant solvation in this temperature range. These materials have potential applications in the cosmetics and petroleum industries.
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