Generalno, jedna faza emulzije je voda ili vodeni rastvor, koja se naziva vodena faza; druga faza je organska faza koja se ne miješa s vodom, poznata kao uljna faza.

1. Klasifikacija

Tri metode klasifikacije:

1. Klasificirano po izvoru: prirodni proizvodi i sintetički proizvodi;

2. Klasificirani po molekularnoj težini: emulgatori niske molekularne težine (c10-c20) i emulgatori visoke molekularne težine (c hiljade);

3. Prema tome da li može jonizirati u vodenom rastvoru, može se podijeliti na jonski tip (anioni, kationi i anioni i kationi) i nejonski tip.

Ovo je najčešće korištena metoda klasifikacije.

 

2. Funkcija i princip emulgatora

Glavna funkcija emulgatora je smanjenje površinske napetosti dvije tekućine koje se emulgiraju. Stoga, kada se surfaktanti koriste kao emulgatori, jedan kraj njihove hidrofobne grupe adsorbira se na površinu nerastvorljivih tekućih čestica (kao što je ulje), dok se hidrofilna grupa proteže prema vodi. Surfaktanti su usmjereno raspoređeni na površini tekućih čestica kako bi formirali hidrofilni adsorpcijski film (međufazni film), kako bi smanjili međusobno privlačenje između kapljica, smanjili površinsku napetost između dvije faze i potaknuli međusobnu disperziju kako bi formirali emulzije.

Koncentracija surfaktanta direktno utiče na čvrstoću maske za lice na granici faza. Kod visoke koncentracije, mnogi molekuli surfaktanta se adsorbuju na granici faza, formirajući gustu i čvrstu masku za lice na granici faza.

Različiti emulgatori imaju različite efekte emulgiranja, a količina potrebna za postizanje optimalnog efekta emulgiranja također varira. Općenito govoreći, što je veća molekularna sila emulgatora koji formira graničnu masku za lice, to je veća čvrstoća filma i losion stabilniji; naprotiv, što je manja sila, to je niža čvrstoća filma i emulzija nestabilnija.

Kada maska ​​za lice sadrži polarne organske molekule poput masnih alkohola, masnih kiselina i masnih amina, čvrstoća membrane se značajno poboljšava. To je zato što molekule emulgatora stupaju u interakciju s polarnim molekulama poput alkohola, kiseline i amina u sloju adsorpcije na granici površine i formiraju kompleks, što povećava čvrstoću maske za lice na granici površine.

Emulgator sastavljen od više od dva surfaktanta je mješoviti emulgator. Zbog jake interakcije između molekula, međufazna napetost je značajno smanjena, količina emulgatora adsorbiranog na granici je značajno povećana, a gustoća i čvrstoća formirane međufazne maske za lice su povećane.

Tokom formiranja emulzije, međufazna napetost između ulja i vode se znatno smanjuje zbog učešća surfaktanata, te emulzija postaje stabilna. Međutim, u emulziji i dalje postoji međufazna napetost između ulja i vode koja ne može dostići nulu zbog ograničenja CMC-a ili rastvorljivosti. Stoga je losion termodinamički nestabilan sistem.

Međufazna napetost između ulja i vode mikroemulzije je toliko niska da se ne može izmjeriti. To je termodinamički stabilan sistem. To se uglavnom postiže dodavanjem druge vrste surfaktanta sa potpuno drugačijim svojstvima (kao što su alkoholi srednje veličine poput pentanola, heksanola i heptanola, poznati kao ko-surfaktanti), što može dodatno smanjiti međufaznu napetost na vrlo mali nivo, čak rezultirajući trenutnim negativnim vrijednostima. To se može objasniti Gibbsovom jednačinom adsorpcije za višekomponentne sisteme.

 

3. Vrsta emulzije

Tip

Uobičajena emulzija, jedna faza je voda ili vodeni rastvor, a druga je organska materija koja je nerastvorljiva u vodi, kao što su mast, vosak itd. Emulzije formirane vodom i uljem mogu se podijeliti u tri vrste:

(a) Tip ulja u vodi (O'W)
(e) Mješano mlijeko (V/U/V)
(b) Tip ulja u vodi (W/O)

(1) Emulzija ulje/voda (0/W), ulje dispergovano u vodi. Ulje je dispergovana faza (unutrašnja faza), a voda je kontinuirana faza (vanjska faza) emulzija ulja u vodi, koja se može razrijediti vodom. Kao što su mlijeko, sojino mlijeko itd.

(2) Emulzija voda/ulje (W/0), voda dispergirana u ulju. Voda je dispergirana faza (unutrašnja faza), a ulje je kontinuirana faza (vanjska faza) emulzije vode u ulju. Ova vrsta emulzije može se razrijediti uljem. Kao što su umjetni maslac, sirova nafta itd.

(3) Emulzije prstenastog oblika, nastale naizmjeničnom disperzijom vodene i uljne faze sloj po sloj, uglavnom se javljaju u dva oblika: ulje u vodi i ulje u ulju 0/W/0 (tj. vodena faza s dispergiranim kapljicama ulja suspendiranim u uljnoj fazi) i voda u ulju i voda u vodi W/0/W (tj. uljna faza s dispergiranim kapljicama vode suspendiranim u vodenoj fazi). Ova vrsta emulzije je rijetka i uglavnom postoji u sirovoj nafti.

 

Metoda provjere vrste emulzije

(1) Metoda razrjeđivanja

Razrijedite emulziju istom tekućinom kao i kontinuiranu fazu. Emulzija topljiva u vodi je tipa ulje/voda, a emulzija topljiva u ulju je tipa voda/ulje.
Na primjer, mlijeko se može razrijediti vodom, ali se ne može miješati s biljnim uljem. Može se vidjeti da je mlijeko emulzija ulja u vodi.

(2) Konduktivna metoda

Provodljivost vode i ulja se uveliko razlikuje, a provodljivost emulzije ulje/voda je stotinama puta veća od provodljivosti emulzije voda/ulje. Stoga se u emulziju ubacuju dvije elektrode, a neon se spaja serijski u petlji, a lampica za ulje/vodu se pali.

(3) Metoda bojenja

U epruvetu dodajte 2-3 kapi boja na bazi ulja ili vode i procijenite vrstu emulzije prema tome koja vrsta boje može ravnomjerno obojiti kontinuiranu fazu.

(4) Metoda vlaženja filter papira

Kapnite losion na filter papir. Ako se tekućina može brzo proširiti i u sredini ostane mala kap, losion je tipa ulje u vodi; ako se kapljice losiona ne šire, onda je tipa ulje u vodi.

(5) Metoda optičke refrakcije

Različiti indeks prelamanja svjetlosti vode i ulja koristi se za identifikaciju vrste emulzije. Ako je emulzija ulje u vodi, čestice igraju ulogu sakupljanja svjetlosti i mikroskopom se može vidjeti samo lijevi obris čestica; Ako je emulzija voda u ulju, čestice igraju ulogu astigmatizma i mikroskopom se može vidjeti samo desni obris čestica;

Glavni faktori koji utiču na vrstu emulzije

(1) Fazni volumen:

Teoriju faznog volumena predložio je Ostwald iz geometrijske perspektive. Stanovište je da, pod pretpostavkom da su tečne kuglice losiona iste veličine i krute sfere, udio faznog volumena tečnih kuglica može činiti samo 74,02% ukupnog volumena kada su najgušće zbijene. Ako je integralni broj faznog volumena tečnih kuglica veći od 74,02%, losion će se deformirati ili oštetiti.

(a) Ujednačena emulzija tkanja bogata kapljicama
(b) Neravnomjerna emulzija gustog slaganja kapljica
(c) Nesferične kapljice tekućine zahtijevaju slaganje i emulziju (nestabilne)

Uzmimo emulziju tipa O/W kao primjer. Ako je fazni integralni broj ulja veći od 74,02%, emulzija može formirati samo tip W/0, kada je tip O/i manji od 25,98%, a kada je udio 25,98% - 74,02%, može formirati tip 0/W ili W0.

 

Molekularna struktura i svojstva emulgatora - Teorija klina

Teorija klina zasniva se na prostornoj strukturi emulgatora kako bi se odredila vrsta emulzije. Teorija klina sugerira da površine poprečnog presjeka hidrofilnih i hidrofobnih grupa u emulgatorima nisu jednake. Molekule emulgatora se posmatraju kao klinovi, s jednim većim, a drugim manjim krajem. Manji kraj emulgatora može se umetnuti u površinu kapljice poput klina i rasporediti usmjereno na granici ulja i vode. Hidrofilni polarni kraj se proteže u vodenu fazu, dok se lipofilni ugljikovodični lanac proteže u uljnu fazu, što rezultira povećanom čvrstoćom na granici faza.

 

Utjecaj emulgatorskog materijala na vrstu emulzije

Pored utjecaja faktora kao što su materijali sastava emulzije i uslovi formiranja emulzije, vanjski uslovi također utiču na vrstu emulzije. Na primjer, hidrofilna i lipofilna priroda emulzionog zida je jaka, a O/W emulzija se lako formira kada je hidrofilna priroda emulzionog zida jaka, dok se W/0 emulzija lako formira kada je lipofilna priroda emulzionog zida jaka. Razlog je taj što tečnost treba da održava sloj kontinuirane faze na zidu, tako da se ne može lako dispergovati u tečne kuglice prilikom miješanja. Staklo je hidrofilno, dok je plastika hidrofobna, pa je prvo sklono formiranju O/W emulzija, dok je druga sklona formiranju W/0 emulzija.

 

Teorija brzine agregacije dviju faza

Teorija brzine koalescencije polazi od utjecaja brzine koalescencije dvije vrste kapljica koje čine emulziju na emulziju i smatra da brzina koalescencije dvije vrste kapljica ovisi o brzini koalescencije dvije vrste kapljica kada emulzija, ajkula i ubijanje zajedno pokrivaju potražnju.

 

Temperatura

Povećanje temperature će smanjiti stepen hidratacije hidrofilnih grupa, čime se smanjuje hidrofilnost molekula. Stoga se emulzija 0/w formirana na niskim temperaturama može transformisati u emulziju W/0 zagrijavanjem. Ova temperatura prelaza je temperatura na kojoj hidrofilna i lipofilna svojstva surfaktanta dostižu odgovarajuću ravnotežu, poznata kao temperatura faznog prelaza PIT.

Međutim, kada je koncentracija emulgatora dovoljno velika da prevaziđe utjecaj svojstva kvašenja emulgatora, vrsta formirane emulzije zavisi samo od prirode samog emulgatora i nema nikakve veze sa hidrofilnošću i lipofilnošću zida krvnog suda.