Na splošno je ena faza emulzije voda ali vodna raztopina, ki se imenuje vodna faza; druga faza je organska faza, ki se ne meša z vodo, znana kot oljna faza.

1. Klasifikacija

Tri metode razvrščanja:

1. Razvrščeno po viru: naravni proizvodi in sintetični proizvodi;

2. Razvrščeni po molekulski masi: emulgatorji z nizko molekulsko maso (c10-c20) in emulgatorji z visoko molekulsko maso (c tisoč);

3. Glede na to, ali lahko ionizira v vodni raztopini, ga lahko razdelimo na ionski tip (anioni, kationi ter anioni in kationi) in neionski tip.

To je najpogosteje uporabljena metoda klasifikacije.

 

2. Funkcija in načelo emulgatorjev

Glavna funkcija emulgatorjev je zmanjšanje površinske napetosti obeh tekočin, ki se emulgirajo. Zato se pri uporabi površinsko aktivnih snovi kot emulgatorjev en konec njihove hidrofobne skupine adsorbira na površino netopnih tekočih delcev (kot je olje), medtem ko se hidrofilna skupina razteza proti vodi. Površinsko aktivne snovi so usmerjeno razporejene na površini tekočih delcev in tvorijo hidrofilni adsorpcijski film (medfazni film), s čimer se zmanjša medsebojna privlačnost med kapljicami, zmanjša površinska napetost med dvema fazama in spodbudi medsebojna disperzija za tvorbo emulzij.

Koncentracija površinsko aktivne snovi neposredno vpliva na trdnost medfazne maske za obraz. Pri visoki koncentraciji se na vmesniku adsorbira veliko molekul površinsko aktivne snovi, ki tvorijo gosto in močno medfazno masko za obraz.

Različni emulgatorji imajo različne emulgacijske učinke, zato se razlikuje tudi količina, potrebna za doseganje optimalnega emulgacijskega učinka. Na splošno velja, da večja kot je molekularna sila emulgatorja, ki tvori mejno masko za obraz, večja je trdnost filma in bolj stabilen je losjon; nasprotno, manjša kot je sila, manjša je trdnost filma in bolj nestabilna je emulzija.

Ko so v maski za obraz prisotne polarne organske molekule, kot so maščobni alkoholi, maščobne kisline in maščobni amini, se trdnost membrane znatno izboljša. To je zato, ker molekule emulgatorja interagirajo s polarnimi molekulami, kot so alkohol, kislina in amin, v vmesni adsorpcijski plasti in tvorijo kompleks, kar poveča trdnost vmesne maske za obraz.

Emulgator, sestavljen iz več kot dveh površinsko aktivnih snovi, je mešani emulgator. Zaradi močne interakcije med molekulami se medfazna napetost znatno zmanjša, količina emulgatorja, adsorbiranega na vmesniku, se znatno poveča, gostota in trdnost oblikovane medfazne maske za obraz pa se povečata.

Med nastajanjem emulzije se zaradi prisotnosti površinsko aktivnih snovi močno zmanjša medfazna napetost med oljem in vodo, zato emulzija postane stabilna. Vendar pa v emulziji še vedno obstaja medfazna napetost med oljem in vodo, ki zaradi omejitev CMC ali topnosti ne more doseči nič. Zato je losjon termodinamično nestabilen sistem.

Medfazna napetost med oljem in vodo v mikroemulziji je tako nizka, da je ni mogoče izmeriti. Gre za termodinamično stabilen sistem. To se doseže predvsem z dodajanjem druge vrste površinsko aktivne snovi s popolnoma drugačnimi lastnostmi (kot so zmerno veliki alkoholi, kot so pentanol, heksanol in heptanol, znani kot ko-površinsko aktivne snovi), ki lahko dodatno zmanjšajo medfazno napetost na zelo majhno raven, kar lahko povzroči celo trenutne negativne vrednosti. To je mogoče pojasniti z Gibbsovo adsorpcijsko enačbo za večkomponentne sisteme.

 

3. Vrsta emulzije

Vrsta

Običajna emulzija, pri kateri je ena faza voda ali vodna raztopina, druga pa organska snov, ki je netopna v vodi, kot so maščoba, vosek itd. Emulzije, ki jih tvorita voda in olje, lahko razdelimo na tri vrste:

(a) Vrsta olja v vodi (O'W)
(e) Mešanica mleka (v/o/v)
(b) Vrsta olja v vodi (W/O)

(1) Emulzija olje/voda (0/W), olje, dispergirano v vodi. Olje je dispergirana faza (notranja faza), voda pa je kontinuirana faza (zunanja faza) emulzija olja v vodi, ki jo je mogoče razredčiti z vodo. Na primer mleko, sojino mleko itd.

(2) Emulzija voda/olje (W/0), voda dispergirana v olju. Voda je dispergirana faza (notranja faza), olje pa je neprekinjena faza (zunanja faza) emulzije voda v olju. Tovrstno emulzijo je mogoče razredčiti z oljem. Na primer z umetnim maslom, surovo nafto itd.

(3) Obročaste emulzije, ki nastanejo z izmeničnim razprševanjem vodne in oljne faze plast za plastjo, so večinoma v dveh oblikah: olje v vodi in olje v olju 0/W/0 (tj. vodna faza z razpršenimi kapljicami olja, suspendiranimi v oljni fazi), in voda v olju in voda v vodi W/0/W (tj. oljna faza z razpršenimi kapljicami vode, suspendiranimi v vodni fazi). Ta vrsta emulzije je redka in običajno obstaja v surovi nafti.

 

Metoda preverjanja vrste emulzije

(1) Metoda redčenja

Emulzijo razredčite z isto tekočino kot kontinuirno fazo. Vodotopna emulzija je oljno-vodnega tipa, oljno-topna emulzija pa je vodno-oljnega tipa.
Na primer, mleko se lahko razredči z vodo, vendar se ne more mešati z rastlinskim oljem. Vidimo lahko, da je mleko emulzija o/v.

(2) Konduktivna metoda

Prevodnost vode in olja se zelo razlikuje, prevodnost emulzije olje/voda pa je stokrat večja od prevodnosti emulzije voda/olje. Zato sta v emulzijo vstavljeni dve elektrodi, v zanko pa je zaporedno priključen neon, lučka za olje/vodo pa sveti.

(3) Metoda barvanja

V epruveto dodajte 2-3 kapljice barvil na oljni ali vodni osnovi in ​​presodite vrsto emulzije glede na to, katera vrsta barvila lahko enakomerno obarva neprekinjeno fazo.

(4) Metoda vlaženja filtrirnega papirja

Losjon kapnite na filtrirni papir. Če se tekočina lahko hitro razširi in na sredini ostane majhna kapljica, gre za losjon tipa olje v vodi; če se kapljice losjona ne razširijo, gre za losjon tipa olje v vodi.

(5) Metoda optične refrakcije

Različni lomni količnik vode in olja glede na svetlobo se uporablja za identifikacijo vrste emulzije. Če je emulzija olje v vodi, delci zbirajo svetlobo in z mikroskopom je mogoče videti le levi obris delcev; če je emulzija voda v olju, delci delujejo kot astigmatizem in z mikroskopom je mogoče videti le desni obris delcev;

Glavni dejavniki, ki vplivajo na vrsto emulzije

(1) Fazni volumen:

Teorijo faznega volumna je Ostwald predlagal z geometrijskega vidika. Stališče je, da če predpostavimo, da so tekoče kroglice losjona enake velikosti in toge krogle, lahko delež faznega volumna tekočih kroglic predstavlja le 74,02 % celotnega volumna, ko so najbolj gosto zložene. Če je integralno število faznega volumna tekočih kroglic večje od 74,02 %, se bo losjon deformiral ali poškodoval.

(a) Enotna emulzija s tkanino, bogato s kapljicami
(b) Neenakomerna emulzija z gosto zlaganjem kapljic
(c) Nesferične kapljice tekočine zahtevajo zlaganje in emulzijo (nestabilne)

Vzemimo za primer emulzijo tipa O/W. Če je fazno integralno število olja večje od 74,02 %, lahko emulzija tvori le tip W/0, če je tip O/i manjši od 25,98 %, in če je delež 25,98 % - 74,02 %, lahko tvori emulzijo tipa 0/W ali W0.

 

Molekularna struktura in lastnosti emulgatorjev - klinasta teorija

Teorija klina temelji na prostorski strukturi emulgatorjev za določitev vrste emulzije. Teorija klina nakazuje, da površine prečnega prereza hidrofilnih in hidrofobnih skupin v emulgatorjih niso enake. Molekule emulgatorjev se obravnavajo kot klini, pri čemer je en konec večji, drugi pa manjši. Manjši konec emulgatorja se lahko vstavi v površino kapljice kot klin in se usmeri na vmesniku olje-voda. Hidrofilni polarni konec se razteza v vodno fazo, medtem ko se lipofilna ogljikovodikova veriga razteza v oljno fazo, kar ima za posledico povečano medfazno trdnost.

 

Vpliv emulgatorja na vrsto emulzije

Poleg vpliva dejavnikov, kot so materiali emulzijske sestave in pogoji tvorbe emulzije, na vrsto emulzije vplivajo tudi zunanji pogoji. Na primer, hidrofilna in lipofilna narava emulzijske stene je močna, zato se emulzija O/W zlahka tvori, ko je hidrofilna narava emulzijske stene močna, medtem ko se emulzija W/0 zlahka tvori, ko je lipofilna narava emulzijske stene močna. Razlog za to je, da mora tekočina na steni vzdrževati plast neprekinjene faze, tako da se med mešanjem ne more zlahka dispergirati v tekoče kroglice. Steklo je hidrofilno, plastika pa hidrofobna, zato je prva nagnjena k tvorbi emulzij O/W, druga pa k tvorbi emulzij W/0.

 

Teorija hitrosti agregacije dveh faz

Teorija hitrosti koalescence izhaja iz vpliva hitrosti koalescence dveh vrst kapljic, ki sestavljajo emulzijo, na emulzijo, in sodi, da je hitrost koalescence obeh vrst kapljic odvisna od hitrosti koalescence obeh vrst kapljic, ko emulzija, morski pes in ubijanje skupaj pokrivajo povpraševanje.

 

Temperatura

Zvišanje temperature bo znižalo stopnjo hidratacije hidrofilnih skupin, s čimer se bo zmanjšala hidrofilnost molekul. Zato se lahko emulzija 0/w, ki nastane pri nizkih temperaturah, pri segrevanju spremeni v emulzijo W/0. Ta temperatura prehoda je temperatura, pri kateri hidrofilne in lipofilne lastnosti površinsko aktivne snovi dosežejo ustrezno ravnovesje, znano kot temperatura faznega prehoda PIT.

Ko pa je koncentracija emulgatorja dovolj velika, da premaga vpliv omočilne lastnosti emulgatorja, je vrsta nastale emulzije odvisna le od narave samega emulgatorja in nima nobene zveze s hidrofilnostjo in lipofilnostjo stene posode.