Звычайна адна фаза эмульсіі - гэта вада або водны раствор, які называецца воднай фазай; іншая фаза - гэта арганічная фаза, якая не змешваецца з вадой, вядомая як алейная фаза.

1. Класіфікацыя

Тры метады класіфікацыі:

1. Класіфікацыя па крыніцы: натуральныя прадукты і сінтэтычныя прадукты;

2. Класіфікацыя па малекулярнай масе: эмульгатары з нізкай малекулярнай масай (c10-c20) і эмульгатары з высокай малекулярнай масай (c тыс.);

3. У залежнасці ад таго, ці можа ён іянізавацца ў водным растворы, яго можна падзяліць на іённы тып (аніёны, катыёны, аніёны і катыёны) і неіённы тып.

Гэта найбольш распаўсюджаны метад класіфікацыі.

 

2. Функцыя і прынцып дзеяння эмульгатараў

Асноўная функцыя эмульгатараў — зніжэнне павярхоўнага нацяжэння дзвюх вадкасцей, якія эмульгуюцца. Такім чынам, калі ў якасці эмульгатараў выкарыстоўваюцца павярхоўна-актыўныя рэчывы, адзін канец іх гідрафобнай групы адсарбуецца на паверхні нерастваральных вадкіх часціц (напрыклад, алею), а гідрафільная група распасціраецца ў бок вады. Павярхоўна-актыўныя рэчывы накіравана размяшчаюцца на паверхні вадкіх часціц, утвараючы гідрафільную адсарбцыйную плёнку (міжфазную плёнку), каб паменшыць узаемнае прыцягненне паміж кроплямі, знізіць павярхоўнае нацяжэнне паміж двума фазамі і спрыяць узаемнаму дысперсійнаму развіццю з утварэннем эмульсій.

Канцэнтрацыя павярхоўна-актыўнага рэчыва непасрэдна ўплывае на трываласць міжфазнай маскі для твару. Пры высокай канцэнтрацыі на паверхні адсарбуецца шмат малекул павярхоўна-актыўнага рэчыва, утвараючы шчыльную і трывалую міжфазную маску для твару.

Розныя эмульгатары маюць розны эфект эмульгавання, і колькасць, неабходная для дасягнення аптымальнага эфекту эмульгавання, таксама адрозніваецца. Як правіла, чым большая малекулярная сіла эмульгатара, які ўтварае памежную маску для твару, тым вышэйшая трываласць плёнкі і тым больш стабільны ласьён; і наадварот, чым меншая сіла, тым ніжэйшая трываласць плёнкі і тым больш няўстойлівая эмульсія.

Калі ў масцы для твару ёсць палярныя арганічныя малекулы, такія як тлусты спірт, тлустая кіслата і тлусты амін, трываласць мембраны значна паляпшаецца. Гэта адбываецца таму, што малекулы эмульгатара ўзаемадзейнічаюць з палярнымі малекуламі, такімі як спірт, кіслата і амін, у міжфазным адсарбцыйным пласце, утвараючы комплекс, што павялічвае трываласць міжфазнай маскі для твару.

Эмульгатар, які складаецца з больш чым двух павярхоўна-актыўных рэчываў, з'яўляецца змешаным эмульгатарам. Дзякуючы моцнаму ўзаемадзеянню паміж малекуламі, міжфазнае нацяжэнне значна зніжаецца, колькасць эмульгатара, адсарбаванага на мяжы падзелу, значна павялічваецца, а таксама павялічваецца шчыльнасць і трываласць сфарміраванай міжфазнай маскі для твару.

Падчас утварэння эмульсіі павярхоўнае нацяжэнне паміж алеем і вадой значна зніжаецца дзякуючы ўдзелу павярхоўна-актыўных рэчываў, і яна становіцца стабільнай эмульсіяй. Аднак у эмульсіі ўсё яшчэ існуе павярхоўнае нацяжэнне паміж алеем і вадой, якое не можа дасягнуць нуля з-за абмежаванняў КМЦ або растваральнасці. Такім чынам, ласьён з'яўляецца тэрмадынамічна нестабільнай сістэмай.

Павярхоўнае нацяжэнне паміж алеем і вадой у мікраэмульсіі настолькі нізкае, што яго немагчыма вымераць. Гэта тэрмадынамічна стабільная сістэма. Гэта ў асноўным дасягаецца шляхам дадання другога тыпу павярхоўна-актыўных рэчываў з зусім іншымі ўласцівасцямі (напрыклад, спірты сярэдняга памеру, такія як пентанол, гексанол і гептанол, вядомыя як супавярхоўна-актыўныя рэчывы), якія могуць яшчэ больш знізіць павярхоўнае нацяжэнне да вельмі невялікага ўзроўню, нават прыводзячы да імгненных адмоўных значэнняў. Гэта можна растлумачыць ураўненнем адсорбцыі Гібса для шматкампанентных сістэм.

 

3. Тып эмульсіі

Тып

Звычайная эмульсія, адна фаза якой - вада або водны раствор, а другая - арганічнае рэчыва, нерастваральнае ў вадзе, напрыклад, тлушч, воск і г.д. Эмульсіі, утвораныя вадой і алеем, можна падзяліць на тры тыпы:

(a) Тып алею ў вадзе (O'W)
(e) Сумесь малака (вада/мляка/вада)
(b) Тып алею ў вадзе (W/O)

(1) Эмульсія алей/вада (0/W), алей, дыспергаваны ў вадзе. Алей — гэта дысперсная фаза (унутраная фаза), а вада — гэта бесперапынная фаза (знешняя фаза) эмульсія алей у вадзе, якую можна разводзіць вадой. Напрыклад, малако, соевае малако і г.д.

(2) Эмульсія вада/алей (W/0), вада, дыспергаваная ў алеі. Вада з'яўляецца дысперснай фазай (унутранай фазай), а алей — бесперапыннай фазай (знешняй фазай) эмульсіі вады ў алеі. Гэты тып эмульсіі можна разводзіць алеем. Напрыклад, штучнае масла, сырая нафта і г.д.

(3) Кальцавыя эмульсіі, якія ўтвараюцца шляхам чаргавання дысперсійных пластоў вады і нафты, у асноўным бываюць двух формаў: нафта ў вадзе і нафта ў нафце 0/W/0 (г.зн. водная фаза з дыспергаванымі кроплямі нафты, узважанымі ў нафтавай фазе), і вада ў нафце і вада ў вадзе W/0/W (г.зн. нафтовая фаза з дыспергаванымі кроплямі вады, узважанымі ў воднай фазе). Гэты тып эмульсіі сустракаецца рэдка і звычайна існуе ў сырой нафце.

 

Метад праверкі тыпу эмульсіі

(1) Метад развядзення

Развядзіце эмульсію той жа вадкасцю, што і бесперапынную фазу. Вадарастваральная эмульсія — гэта эмульсія тыпу алей/вада, а алейрастваральная эмульсія — гэта эмульсія тыпу вада/алей.
Напрыклад, малако можна разводзіць вадой, але нельга змешваць з раслінным алеем. Відаць, што малако — гэта эмульсія тыпу «алей у вадзе».

(2) Кандуктыўны метад

Праводнасць вады і алею моцна адрозніваецца, прычым праводнасць эмульсіі алей/вада ў сотні разоў большая, чым у вады/алею. Таму ў эмульсію ўстаўляюць два электроды, а ў контуры паслядоўна злучаюць неон, і запальваюць лямпачку алей/вада.

(3) Метад афарбоўвання

Дадайце ў прабірку 2-3 кроплі фарбавальнікаў на алейнай або воднай аснове і ацаніце тып эмульсіі ў залежнасці ад таго, які тып фарбавальніка можа зрабіць бесперапынную фазу раўнамерна афарбаванай.

(4) Метад змочвання фільтравальнай паперы

Капніце ласьён на фільтравальную паперу. Калі вадкасць можа хутка пашырацца і ў цэнтры застаецца невялікая кропля, то ласьён тыпу «алей у вадзе»; калі кроплі ласьёна не пашыраюцца, то гэта тып «алей у вадзе».

(5) Метад аптычнай рэфракцыі

Розныя паказчыкі праламлення святла вады і алею выкарыстоўваюцца для вызначэння тыпу эмульсіі. Калі эмульсія ўяўляе сабой алей у вадзе, часціцы выконваюць ролю збіральніка святла, і пад мікраскопам можна ўбачыць толькі левы контур часціц; калі эмульсія ўяўляе сабой ваду ў алеі, часціцы выконваюць ролю астыгматызму, і пад мікраскопам можна ўбачыць толькі правы контур часціц;

Асноўныя фактары, якія ўплываюць на тып эмульсіі

(1) Аб'ём фазы:

Тэорыя фазавага аб'ёму была прапанавана Оствальдам з геаметрычнага пункту гледжання. Згодна з гэтым, калі выказаць здагадку, што вадкія шарыкі ласьёна маюць аднолькавы памер і цвёрдую сферу, то доля фазавага аб'ёму вадкіх шарыкаў можа складаць толькі 74,02% ад агульнага аб'ёму пры найбольш шчыльнай упакоўцы. Калі інтэгральны лік фазавага аб'ёму вадкіх шарыкаў перавышае 74,02%, ласьён будзе дэфармаваны або пашкоджаны.

(a) Аднастайная эмульсія з багатым на кроплі ворсам
(b) Нераўнамерная шчыльная эмульсія для кладкі кропель
(c) Несферычныя кроплі вадкасці патрабуюць кладкі і эмульсіі (няўстойлівыя)

Возьмем, напрыклад, эмульсію тыпу O/W. Калі інтэгральны лік фаз алею перавышае 74,02%, эмульсія можа ўтвараць толькі тып W/0, калі тып O/i меншы за 25,98%, а калі доля складае 25,98% - 74,02%, яна можа ўтвараць альбо тып 0/W, альбо тып W0.

 

Малекулярная структура і ўласцівасці эмульгатараў - тэорыя кліну

Клінаватая тэорыя заснавана на прасторавай структуры эмульгатараў для вызначэння тыпу эмульсіі. Клінаватая тэорыя мяркуе, што плошчы папярочнага сячэння гідрафільных і гідрафобных груп у эмульгатарах не аднолькавыя. Малекулы эмульгатараў разглядаюцца як кліны, адзін канец якіх большы, а другі меншы. Меншы канец эмульгатара можа быць устаўлены ў паверхню кроплі, як клін, і размешчаны накіравана на мяжы падзелу алей-вада. Гідрафільны палярны канец распаўсюджваецца ў водную фазу, а ліпафільны вуглевадародны ланцуг распаўсюджваецца ў алейную фазу, што прыводзіць да павелічэння трываласці падзелу.

 

Уплыў эмульгатара на тып эмульсіі

Акрамя ўплыву такіх фактараў, як матэрыялы эмульсійнага складу і ўмовы ўтварэння эмульсіі, знешнія ўмовы таксама ўплываюць на тып эмульсіі. Напрыклад, гідрафільная і ліпафільная ўласцівасць эмульсійнай сценкі трывалая, і эмульсія O/W лёгка ўтвараецца, калі гідрафільная ўласцівасць эмульсійнай сценкі трывалая, у той час як эмульсія W/0 лёгка ўтвараецца, калі ліпафільная ўласцівасць эмульсійнай сценкі трывалая. Прычына ў тым, што вадкасці неабходна падтрымліваць пласт бесперапыннай фазы на сценцы, каб яна не лёгка дыспергіравалася ў вадкія шарыкі пры перамешванні. Шкло гідрафільнае, а пластык гідрафобны, таму першы схільны да ўтварэння эмульсій O/W, а другі — да ўтварэння эмульсій W/0.

 

Тэорыя хуткасці агрэгацыі дзвюх фаз

Тэорыя хуткасці каалесцэнцыі зыходзіць з уплыву хуткасці каалесцэнцыі двух тыпаў кропель, якія складаюць эмульсію, на эмульсію і мяркуе, што хуткасць каалесцэнцыі двух тыпаў кропель залежыць ад хуткасці каалесцэнцыі двух тыпаў кропель, калі эмульсія, акула і забойства разам пакрываюць попыт.

 

Тэмпература

Павышэнне тэмпературы зніжае ступень гідратацыі гідрафільных груп, тым самым змяншаючы гідрафільнасць малекул. Такім чынам, эмульсія 0/w, якая ўтвараецца пры нізкіх тэмпературах, можа ператварыцца ў эмульсію W/0 пры награванні. Гэтая тэмпература пераходу — тэмпература, пры якой гідрафільныя і ліпафільныя ўласцівасці павярхоўна-актыўнага рэчыва дасягаюць адпаведнай раўнавагі, вядомая як тэмпература фазавага пераходу PIT.

Аднак, калі канцэнтрацыя эмульгатара дастаткова вялікая, каб пераадолець уплыў змочвальных уласцівасцей эмульгатара, тып утворанай эмульсіі залежыць толькі ад прыроды самога эмульгатара і не мае нічога агульнага з гідрафільнасцю і ліпафільнасцю сценкі сасуда.