[논문]오일 극성도에 따른 에멀젼의 점도와 유기개념도에 의한 해석

김정일; 김현동

doi:10.12925/jkocs.2014.31.4.623

오일 극성도에 따른 에멀젼의 점도와 유기개념도에 의한 해석
Emulsion Viscosity with Oil Polarity and Interpretation by Organic Conceptual Diagram 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.31 no.4, 2014년, pp.623 - 627

김정일 (광주여자대학교 제약향장학과) , 김현동 (광주여자대학교 제약향장학과)

초록
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에멀젼은 섞이지 않은 두 물질을 분산시스템으로 혼합시켜 놓은 것이다. 에멀젼의 점도에 영향을 미치는 인자는 유화입자 크기, 연속상 및 분산상 종류, 연속상과 분산상의 비, 유화제 종류 및 유화기기 등 다양한 요소들이 있다. 본 연구에서는 오일 극성도에 따라 에멀젼의 점도 변화를 관찰하였고 이를 유기개념도를 이용하여 해석하였다. 탄화수소계, 에스테르계 및 실리콘계 오일을 사용하여 에멀젼을 제조하여 점도를 측정하였다. 오일 극성도가 높을수록 계면에 위치하는 유화제 및 유화안정제의 양이 적어지기 때문에 점도는 감소하였다. 극성 오일간 극성도를 수치적으로 비교하기 위해 유기개념도 이용하였으며 유기개념도상의 해석과 에멀젼의 점도 측정 결과가 실리콘 오일을 제외하고는 모두 일치하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Emulsions are a class of disperse systems consisting of two immiscible liquids. Emulsions are affected by the size of oil drop, the type of continuous and disperse phase, the ratio of continuous and disperse phase, the type of emulsifies and emulsification devices. This study is to observe the viscosity of emulsions with oil polarities and interpret the results by organic conceptual diagram. The emulsions were made with hydrocarbon, ester and silicone oils and then the viscosity of emulsions was measured. As the oil polarity was increased, the viscosity of emulsion was decreased by reducing the amount of emulsifies and emulsion stabilizers arranged at interface. Organic conceptual diagram was used to compare the polarities among oils numerically. The interpretation of organic conceptual diagram and the results of experimental measurement were corresponded except emulsion made with silicone oil.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 실험에서는 오일 극성도에 따라 에멀젼의 점도가 어떻게 변화를 관찰하였으며 이러한 결과를 유기개념도를 이용하여 해석해 보았다. 일반적으로 오일의 극성도가 높을수록 에멀젼의 점도가 감소한다.

제안 방법

1차 교반후 중화제를 투입하여 75도에서 5분간 5,000rpm으로 2차 교반하였다. 2차 교반 후 30도까지 냉각하여 에멀젼 제조를 완료하였고 상온에서 3일간 보관 후 점도를 측정하였다. 점도는 브룩필드 점도계를 이용하여 spindle number #64, LV speed 12rpm 조건 하에서 1분 경과 후 나타낸 눈금을 기준으로 하여 점도를 측정하였다.
이러한 유기개념도를 이용하면 유기화합물의 유기값(Organic value)과 무기값(Inorganic value)를 얻을 수 있고 이를 바탕으로 하여 유기 화합물의 극성도를 예측할 수 있다. 본 실험에서는 에스테르계 오일간의 극성도를 보다 알기 쉽게 비교하기 위하여 유기개념도를 사용하였다.
일반적으로 스쿠알란을 제외하고는 에스테르계 오일 및 실리콘계 오일의 극성도를 구조나 작용기로 평가하는 것은 매우 어려운 일이다. 이러한 오일의 극성도를 보다 이해하기 쉽게 수치적으로 비교하기 위하여 유기개념도를 사용하였다. 유기 개념도에서는 탄소체인을 유기값으로 환산하고 작용기에 있는 탄소 이외의 원소들을 무기값으로 환산하였다.
2차 교반 후 30도까지 냉각하여 에멀젼 제조를 완료하였고 상온에서 3일간 보관 후 점도를 측정하였다. 점도는 브룩필드 점도계를 이용하여 spindle number #64, LV speed 12rpm 조건 하에서 1분 경과 후 나타낸 눈금을 기준으로 하여 점도를 측정하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 원료는 일반적으로 화장품에 사용되고 있는 원료로 탄화수소계 오일은 스쿠알란(Squalane, Special Cem.)을 사용하였으며, 에스테르계 오일은 세틸에틸헥사노에이트(Cetyl ethylhexanoate, Kokyu Alcohol), 헥실라우레이트(Hexyl laurate, Kokyu Alcohol), 네오펜틸글리콜 디카프레이트(Neopentyl glycol dicaprate, Nisshin Oil), 트리에틸헥사노인(Triethylhexanoin, Kokyu Alcohol)을 사용하였으며, 실리콘 오일은디메치콘(Dimethicone, Wacker)을 사용하였다. 유화안정제는 세토스테아릴 알코올(Cetostearyl alcohol, LG Household &Health Care)를 사용하였고 유화제는 글리세릴스테아레이트(Glyceryl stearate, Gwangil), 글리세릴스테아레이트/피이지-100 스테아레이트(Glyceryl stearate/PEG-100 stearate, Croda), 피이지-40 스테아레이트(PEG-40 stearate, Uniqema Americas), 솔비탄 스테아레이트(Sorbitan stearate, Croda)를 사용하였다.
본 실험에 에멀젼 제조를 위하여 사용된 기기는 TK 호모믹서 2.5(Homo Mixer 2.5, Tokushu Kika)이며 점도계는 아날로그 브룩필드 점도계(Analog Brookfield Viscometer)를 사용하였다.
이러한 오일 중에 식물성 오일 같은 경우는 퍼짐성, 구름점, 유동점, 비누화값, 산가, pH, 비중, 오일의 점도 등 레올로지에 영향을 주는 인자가 매우 다양하다 [11-13]. 본 실험은 오일의 극성도가 에멀젼의 점도에 끼치는 영향에 대한 실험으로 이러한 식물성 오일의 특징 때문에 사용을 배제하고 탄화수소계, 에스테르계 및 실리콘계 오일을 사용하였다.
유화안정제는 세토스테아릴 알코올(Cetostearyl alcohol, LG Household &Health Care)를 사용하였고 유화제는 글리세릴스테아레이트(Glyceryl stearate, Gwangil), 글리세릴스테아레이트/피이지-100 스테아레이트(Glyceryl stearate/PEG-100 stearate, Croda), 피이지-40 스테아레이트(PEG-40 stearate, Uniqema Americas), 솔비탄 스테아레이트(Sorbitan stearate, Croda)를 사용하였다. 수상 원료는 정제수(Deionized water), 글리세린(Glycerin, Pacific)을 사용하였고 점증제는 카보머(Carbomer 941, Noveon)를 사용하였다. 중화제는 트리에탄올아민(Triethanolamine, Huntsman)을 사용하였다.
유화안정제는 세토스테아릴 알코올(Cetostearyl alcohol, LG Household &Health Care)를 사용하였고 유화제는 글리세릴스테아레이트(Glyceryl stearate, Gwangil), 글리세릴스테아레이트/피이지-100 스테아레이트(Glyceryl stearate/PEG-100 stearate, Croda), 피이지-40 스테아레이트(PEG-40 stearate, Uniqema Americas), 솔비탄 스테아레이트(Sorbitan stearate, Croda)를 사용하였다.
수상 원료는 정제수(Deionized water), 글리세린(Glycerin, Pacific)을 사용하였고 점증제는 카보머(Carbomer 941, Noveon)를 사용하였다. 중화제는 트리에탄올아민(Triethanolamine, Huntsman)을 사용하였다.

성능/효과

다만 실리콘계 오일에서 실험값과 유기개념도 계산값이 다소 차이가 생겼지만 이는 실리콘계 오일의 특성으로 인하여 생긴 오차라 판단된다. 본 실험에서 오일 극성도를 수치적으로 나타낸 유기개념도는 오일뿐만 아니라 원료의 극성도를 비교하는데 매우 유용한 방법이라 생각되며 에멀젼을 이해하는데 많은 도움을 주었다.
위와 같은 원리를 바탕으로 산출된 오일의 극성도는 트리에틸헥사노인, 디메치콘, 네오펜틸글리콜디카프레이트, 헥실라우레이트, 세틸에틸헥사 노에이트, 스쿠알란 순으로 극성도가 높은 것으로 나타났다. 이는 위의 점도측정 결과로 나타난 오일 극성도와 비교해 볼 때 디메치콘을 제외하고 모두 일치한다.
일반적으로 오일의 극성도가 높을수록 에멀젼의 점도가 감소한다. 유기개념도를 이용하여 오일의 극성도를 계산하여 에멀젼 점도 측정와 비교한 결과 오일 극성도가 높을수록 점도가 감소함을 확인하였다. 다만 실리콘계 오일에서 실험값과 유기개념도 계산값이 다소 차이가 생겼지만 이는 실리콘계 오일의 특성으로 인하여 생긴 오차라 판단된다.
반대로 극성도가 높은 오일은 계면활성제 및 유화안정제의 탄소체인이 더 많이 오일에 용해되어 있기 때문에 계면에 존재하는 양이 적어져 낮은 점도를 나타내는 것이다 [15]. 이러한 이론을 바탕으로 하여 에멀젼의 점도를 이용해 오일의 극성도를 파악해 보면 본 실험에서는 트리에틸헥사노인, 네오펜틸글리콜디카프레이트, 헥실라우레이트, 디메치콘, 세틸에틸헥사노에이트, 스쿠알란 순으로 오일 극성도가 높게 나타났다.

참고문헌 (15)

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상세보기
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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