În general, o fază a emulsiei este apa sau soluția apoasă, numită fază apoasă; cealaltă fază este o fază organică nemiscibilă cu apa, cunoscută sub numele de fază uleioasă.

1. Clasificare

Trei metode de clasificare:

1. Clasificate după sursă: produse naturale și produse sintetice;

2. Clasificați după greutatea moleculară: emulgatori cu greutate moleculară mică (c10-c20) și emulgatori cu greutate moleculară mare (c mii);

3. În funcție de capacitatea sa de ionizare în soluție apoasă, aceasta poate fi împărțită în tip ionic (anioni, cationi și anioni și cationi) și tip neionic.

Aceasta este cea mai frecvent utilizată metodă de clasificare.

 

2. Funcția și principiul emulgatorilor

Funcția principală a emulgatorilor este de a reduce tensiunea superficială a celor două lichide care sunt emulsionate. Prin urmare, atunci când surfactanții sunt utilizați ca emulgatori, un capăt al grupării lor hidrofobe se adsorbe pe suprafața particulelor de lichid insolubile (cum ar fi uleiul), în timp ce gruparea hidrofilă se extinde spre apă. Agenții tensioactivi sunt aranjați direcțional pe suprafața particulelor de lichid pentru a forma o peliculă de adsorbție hidrofilă (peliculă interfacială), astfel încât să reducă atracția reciprocă dintre picături, să reducă tensiunea superficială dintre două faze și să promoveze dispersia reciprocă pentru a forma emulsii.

Concentrația de surfactant are un impact direct asupra rezistenței măștii faciale interfaciale. În cazul unei concentrații mari, multe molecule de surfactant sunt adsorbite pe interfață, formând o mască facială densă și rezistentă.

Diferiți emulgatori au efecte de emulsificare diferite, iar cantitatea necesară pentru a obține efectul optim de emulsificare variază, de asemenea. În general, cu cât forța moleculară a emulgatorului care formează masca facială de delimitare este mai mare, cu atât rezistența peliculei este mai mare și loțiunea este mai stabilă; Dimpotrivă, cu cât forța este mai mică, cu atât rezistența peliculei este mai mică și emulsia este mai instabilă.

Când în masca facială există molecule organice polare, cum ar fi alcoolul gras, acidul gras și amina grasă, rezistența membranei este îmbunătățită semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că moleculele emulgatoare interacționează cu moleculele polare, cum ar fi alcoolul, acidul și amina, în stratul de adsorbție de la interfață pentru a forma un complex, ceea ce crește rezistența măștii faciale de la interfață.

Emulgatorul compus din mai mult de doi surfactanți este un emulgator mixt. Datorită interacțiunii puternice dintre molecule, tensiunea interfacială este redusă semnificativ, cantitatea de emulgator adsorbită pe interfață este crescută semnificativ, iar densitatea și rezistența măștii faciale interfaciale formate sunt crescute.

În timpul formării emulsiei, tensiunea interfacială dintre ulei și apă este redusă considerabil datorită participării surfactanților, iar emulsia devine stabilă. Cu toate acestea, există încă o tensiune interfacială ulei-apă în emulsie, care nu poate ajunge la zero din cauza CMC sau a restricțiilor de solubilitate. Prin urmare, loțiunea este un sistem termodinamic instabil.

Tensiunea interfacială dintre ulei și apă în microemulsie este atât de mică încât nu poate fi măsurată. Este un sistem termodinamic stabil. Acest lucru se realizează în principal prin adăugarea unui al doilea tip de surfactant cu proprietăți complet diferite (cum ar fi alcooli de dimensiuni moderate, cum ar fi pentanolul, hexanolul și heptanolul, cunoscuți sub numele de co-surfactanți), care pot reduce și mai mult tensiunea interfacială la un nivel foarte mic, rezultând chiar și valori negative instantanee. Acest lucru poate fi explicat prin ecuația de adsorbție a lui Gibbs pentru sistemele multi-componente.

 

3. Tipul de emulsie

Tip

Emulsia obișnuită, o fază este apă sau soluție apoasă, iar cealaltă este materie organică insolubilă în apă, cum ar fi grăsimea, ceara etc. Emulsia formată din apă și ulei poate fi împărțită în trei tipuri:

(a) Tipul ulei în apă (O'W)
(e) Lapte compus (A/O/A)
(b) Tip ulei în apă (W/O)

(1) Emulsie ulei/apă (0/W), ulei dispersat în apă. Uleiul este o fază dispersată (fază internă), iar apa este o emulsie ulei-apă cu fază continuă (fază externă), care poate fi diluată cu apă. Cum ar fi laptele, laptele de soia etc.

(2) Emulsie apă/ulei (W/0), apă dispersată în ulei. Apa este o fază dispersată (fază internă), iar uleiul este o fază continuă (fază externă) de emulsie apă-ulei. Acest tip de emulsie poate fi diluat cu ulei. Cum ar fi untul artificial, țițeiul etc.

(3) Emulsiile inelare, formate prin dispersarea alternativă strat cu strat a fazelor de apă și ulei, se prezintă în principal sub două forme: ulei în apă și ulei în ulei 0/W/0 (adică fază apoasă cu picături de ulei dispersate suspendate în fază uleioasă și apă în ulei și apă în apă W/0/W (adică fază uleioasă cu picături de apă dispersate suspendate în fază apoasă). Acest tip de emulsie este rar și există în general în țiței.

 

Metoda de verificare a tipului de emulsie

(1) Metoda de diluare

Diluați emulsia cu același lichid ca faza continuă. Emulsia solubilă în apă este de tip ulei/apă, iar emulsia solubilă în ulei este de tip apă/ulei.
De exemplu, laptele poate fi diluat cu apă, dar nu poate fi miscibil cu ulei vegetal. Se poate observa că laptele este o emulsie O/W.

(2) Metoda conductivă

Conductivitatea apei și a uleiului diferă foarte mult, iar conductivitatea emulsiei ulei/apă este de sute de ori mai mare decât cea a emulsiei apă/ulei. Prin urmare, doi electrozi sunt introduși în emulsie și neonul este conectat în serie în buclă, iar indicatorul luminos ulei/apă se aprinde.

(3) Metoda de colorare

Adăugați 2-3 picături de coloranți pe bază de ulei sau apă în eprubetă și evaluați tipul de emulsie în funcție de care tip de colorant poate face ca faza continuă să fie colorată uniform.

(4) Metoda de umectare a hârtiei de filtru

Puneți loțiunea pe hârtia de filtru. Dacă lichidul se extinde rapid și rămâne o picătură mică în centru, loțiunea este ulei în apă; dacă picăturile de loțiune nu se extind, este de tipul ulei în apă.

(5) Metoda de refracție optică

Indicele de refracție diferit al apei și uleiului la lumină este utilizat pentru a identifica tipul de emulsie. Dacă emulsia este ulei în apă, particulele joacă un rol de colectare a luminii și doar conturul din stânga al particulelor poate fi văzut cu microscopul; dacă emulsia este apă în ulei, particulele joacă rolul de astigmatism și doar conturul din dreapta al particulelor poate fi văzut cu microscopul;

Principalii factori care influențează tipul de emulsie

(1) Volumul fazei:

Teoria volumului de fază a fost propusă de Śstwald dintr-o perspectivă geometrică. Punctul de vedere este că, presupunând că perlele de loțiune lichidă au aceeași dimensiune și sunt sfere rigide, fracția volumului de fază al perlelor de lichid poate reprezenta doar 74,02% din volumul total atunci când sunt cele mai dense. Dacă numărul integral al volumului de fază al perlelor de lichid este mai mare de 74,02%, loțiunea se va deforma sau deteriora.

(a) Emulsie țesută uniformă, bogată în picături, cu peri
(b) Emulsie densă și neuniformă cu picături
(c) Picăturile de lichid nesferice necesită stivuire și emulsie (instabile)

Luăm ca exemplu emulsia de tip O/W: dacă numărul integral de fază al uleiului este mai mare de 74,02%, emulsia poate forma doar tipul W/0. Când tipul O/i este mai mic de 25,98%, iar când fracția este 25,98% - 74,02%, poate forma fie tipul 0/W, fie tipul W0.

 

Structura moleculară și proprietățile emulgatorilor - Teoria pană

Teoria pană se bazează pe structura spațială a emulgatorilor pentru a determina tipul de emulsie. Teoria pană sugerează că ariile secțiunii transversale ale grupărilor hidrofile și hidrofobe din emulgatori nu sunt egale. Moleculele emulgatorilor sunt privite ca niște pene, cu un capăt mai mare și celălalt mai mic. Capătul mai mic al emulgatorului poate fi inserat în suprafața picăturii ca o pană și aranjat direcțional la interfața ulei-apă. Capătul polar hidrofil se extinde în faza apoasă, în timp ce lanțul hidrocarbonat lipofil se extinde în faza uleioasă, rezultând o rezistență interfacială crescută.

 

Influența materialului emulgator asupra tipului de emulsie

Pe lângă influența factorilor precum materialele din compoziția emulsiei și condițiile de formare a emulsiei, condițiile externe au, de asemenea, un impact asupra tipului de emulsie. De exemplu, natura hidrofilă și lipofilă a peretelui emulsiei este puternică, iar emulsia O/A se formează ușor atunci când natura hidrofilă a peretelui emulsiei este puternică, în timp ce emulsia W/0 se formează ușor atunci când natura lipofilă a peretelui emulsiei este puternică. Motivul este că lichidul trebuie să mențină un strat de fază continuă pe perete, astfel încât să nu fie ușor dispersat în perlele de lichid la agitare. Sticla este hidrofilă, în timp ce plasticul este hidrofob, astfel încât prima este predispusă la formarea emulsiilor O/A, în timp ce cea de-a doua este predispusă la formarea emulsiilor W/0.

 

Teoria vitezei de agregare a două faze

Teoria vitezei de coalescență pornește de la influența vitezei de coalescență a celor două tipuri de picături care alcătuiesc emulsia asupra emulsiei și consideră că viteza de coalescență a celor două tipuri de picături depinde de viteza de coalescență a celor două tipuri de picături atunci când emulsia, rechinul și kill acoperă împreună cererea.

 

Temperatură

O creștere a temperaturii va reduce gradul de hidratare al grupărilor hidrofile, reducând astfel hidrofilicitatea moleculelor. Prin urmare, emulsia 0/w formată la temperaturi scăzute se poate transforma într-o emulsie W/0 la încălzire. Această temperatură de tranziție este temperatura la care proprietățile hidrofile și lipofile ale surfactantului ating un echilibru adecvat, cunoscut sub numele de temperatura de tranziție de fază PIT.

Totuși, atunci când concentrația emulgatorului este suficient de mare pentru a depăși influența proprietății de umectare a materialului emulgator, tipul de emulsie formată depinde doar de natura emulgatorului în sine și nu are nicio legătură cu hidrofilicitatea și lipofilicitatea peretelui vasului.