Обычно одной фазой эмульсии является вода или водный раствор, называемый водной фазой; другой фазой является органическая фаза, не смешивающаяся с водой, называемая масляной фазой.

1. Классификация

Три метода классификации:

1. Классификация по источнику: натуральные продукты и синтетические продукты;

2. Классифицируются по молекулярной массе: низкомолекулярные эмульгаторы (С10-С20) и высокомолекулярные эмульгаторы (С тыс.);

3. В зависимости от способности ионизироваться в водном растворе их можно разделить на ионные (анионы, катионы и анионы и катионы) и неионные.

Это наиболее часто используемый метод классификации.

 

2. Функция и принцип действия эмульгаторов

Основная функция эмульгаторов — снижение поверхностного натяжения двух эмульгируемых жидкостей. Поэтому при использовании поверхностно-активных веществ в качестве эмульгаторов один конец их гидрофобной группы адсорбируется на поверхности нерастворимых частиц жидкости (например, масла), а гидрофильная группа направлена ​​в сторону воды. Поверхностно-активные вещества направленно располагаются на поверхности частиц жидкости, образуя гидрофильную адсорбционную пленку (межфазную пленку), что снижает взаимное притяжение между каплями, снижает поверхностное натяжение между двумя фазами и способствует их диспергированию с образованием эмульсий.

Концентрация поверхностно-активного вещества напрямую влияет на прочность контактной поверхности маски. При высокой концентрации большое количество молекул поверхностно-активного вещества адсорбируется на поверхности, образуя плотную и прочную контактную поверхность маски.

Разные эмульгаторы обладают разным эмульгирующим эффектом, и их количество, необходимое для достижения оптимального эффекта, также различается. Как правило, чем больше молекулярная сила эмульгатора, образующего защитную маску для лица, тем выше прочность плёнки и тем стабильнее лосьон. И наоборот, чем меньше молекулярная сила, тем ниже прочность плёнки и тем менее стабильна эмульсия.

Присутствие в маске полярных органических молекул, таких как жирные спирты, жирные кислоты и жирные амины, значительно повышает прочность мембраны. Это происходит за счёт взаимодействия молекул эмульгатора с полярными молекулами, такими как спирты, кислоты и амины, в адсорбционном слое интерфейса, образуя комплекс, что повышает прочность интерфейса маски.

Эмульгатор, состоящий из более чем двух поверхностно-активных веществ, является смешанным эмульгатором. Благодаря сильному взаимодействию между молекулами межфазное натяжение значительно снижается, количество эмульгатора, адсорбируемого на поверхности раздела, значительно увеличивается, а также увеличивается плотность и прочность образующейся межфазной маски.

В процессе образования эмульсии поверхностное натяжение между маслом и водой значительно снижается благодаря участию поверхностно-активных веществ, и эмульсия становится стабильной. Однако в эмульсии сохраняется поверхностное натяжение между маслом и водой, которое не может достичь нуля из-за ККМ или ограничений растворимости. Следовательно, лосьон является термодинамически нестабильной системой.

Межфазное натяжение между нефтью и водой в микроэмульсии настолько низкое, что его невозможно измерить. Это термодинамически стабильная система. Это достигается главным образом добавлением второго типа поверхностно-активного вещества с совершенно иными свойствами (например, спиртов средней молекулярной массы, таких как пентанол, гексанол и гептанол, известных как ко-ПАВ), что может дополнительно снизить межфазное натяжение до очень небольшого уровня, вплоть до мгновенных отрицательных значений. Это можно объяснить уравнением адсорбции Гиббса для многокомпонентных систем.

 

3. Тип эмульсии

Тип

Обычная эмульсия, одной фазой которой является вода или водный раствор, а другой — органическое вещество, нерастворимое в воде, такое как жир, воск и т. д. Эмульсии, образованные водой и маслом, можно разделить на три типа:

(а) Тип «масло в воде» (O'W)
(e) Молочная смесь (В/М/В)
(б) Тип «масло в воде» (W/O)

(1) Эмульсия масло/вода (O/W), масло, диспергированное в воде. Масло является дисперсной фазой (внутренней фазой), а вода — непрерывной фазой (внешней фазой). Эмульсия масло-в-воде, которую можно разбавить водой. Например, молоко, соевое молоко и т. д.

(2) Эмульсия вода/масло (В/М), вода, диспергированная в масле. Вода является дисперсной (внутренней) фазой, а масло – непрерывной (внешней) фазой эмульсии вода-в-масле. Такие эмульсии можно разбавлять маслом, например, искусственным маслом, сырой нефтью и т. д.

(3) Кольцеобразные эмульсии, образованные путем чередования дисперсии водной и масляной фаз слой за слоем, в основном бывают двух форм: масло в воде и масло в масле 0/В/0 (т.е. водная фаза с диспергированными каплями масла, взвешенными в масляной фазе, и вода в масле и вода в воде В/0/В (т.е. масляная фаза с диспергированными каплями воды, взвешенными в водной фазе). Этот тип эмульсии встречается редко и, как правило, встречается в сырой нефти.

 

Метод проверки типа эмульсии

(1) Метод разбавления

Разбавьте эмульсию той же жидкостью, что и непрерывную фазу. Водорастворимая эмульсия имеет тип «масло/вода», а маслорастворимая эмульсия — тип «вода/масло».
Например, молоко разбавляется водой, но не смешивается с растительным маслом. Видно, что молоко представляет собой эмульсию типа «масло в воде».

(2) Кондуктивный метод

Проводимость воды и нефти сильно различается, а проводимость эмульсии «нефть/вода» в сотни раз выше, чем у эмульсии «вода/нефть». Поэтому в эмульсию помещают два электрода, а неоновую лампу последовательно включают в цепь, и загорается индикатор «нефть/вода».

(3) Метод окрашивания

Добавьте в пробирку 2–3 капли красителей на масляной или водной основе и оцените тип эмульсии по тому, какой тип красителя способен равномерно окрасить непрерывную фазу.

(4) Метод смачивания фильтровальной бумаги

Капните лосьон на фильтровальную бумагу. Если жидкость быстро расширяется, и в центре остаётся небольшая капля, лосьон относится к типу «масло в воде»; если капли лосьона не расширяются, лосьон относится к типу «масло в воде».

(5) Метод оптической рефракции

Различный показатель преломления света между водой и маслом используется для определения типа эмульсии. Если эмульсия представляет собой масло в воде, частицы играют роль собирателя света, и в микроскоп можно увидеть только левый контур частиц; если эмульсия представляет собой воду в масле, частицы играют роль астигматизма, и в микроскоп можно увидеть только правый контур частиц.

Основные факторы, влияющие на тип эмульсии

(1)Фазовый объем:

Теория фазового объёма была предложена Оствальдом с геометрической точки зрения. Суть её заключается в том, что если предположить, что жидкие гранулы лосьона имеют одинаковый размер и представляют собой жёсткие сферы, то доля фазового объёма жидких гранул может составлять лишь 74,02% от общего объёма при их наиболее плотной упаковке. Если интегральное число фазового объёма жидких гранул превышает 74,02%, лосьон деформируется или повреждается.

(а) Однородная, богатая каплями ворсовая тканая эмульсия
(б) Неравномерная плотность капельной эмульсии
(c) Несферические капли жидкости требуют укладки и эмульсии (нестабильны)

В качестве примера возьмем эмульсию типа O/W: если фазовое интегральное число масла больше 74,02%, то может образоваться только эмульсия типа W/O, если тип O/i меньше 25,98%, а когда доля составляет 25,98% -74,02%, то может образоваться эмульсия либо типа 0/W, либо типа W0.

 

Молекулярная структура и свойства эмульгаторов – Теория клина

Теория клина основана на пространственной структуре эмульгаторов для определения типа эмульсии. Теория клина предполагает, что площади поперечного сечения гидрофильных и гидрофобных групп в эмульгаторах не равны. Молекулы эмульгаторов рассматриваются как клинья, один конец которых больше, а другой меньше. Меньший конец эмульгатора может быть вставлен в поверхность капли подобно клину и направленно расположен на границе раздела нефть-вода. Гидрофильный полярный конец простирается в водную фазу, а липофильная углеводородная цепь – в масляную, что приводит к повышению прочности межфазной границы.

 

Влияние материала эмульгатора на тип эмульсии

Помимо влияния таких факторов, как материалы состава эмульсии и условия образования эмульсии, на тип эмульсии также влияют внешние условия. Например, эмульсионная стенка имеет сильные гидрофильные и липофильные свойства, и эмульсия типа «масло в воде» легко образуется, когда эмульсионная стенка имеет сильные гидрофильные свойства, в то время как эмульсия типа «вода в масле» легко образуется, когда эмульсионная стенка имеет сильные липофильные свойства. Причина в том, что жидкость должна поддерживать слой непрерывной фазы на стенке, чтобы ее было трудно диспергировать в жидкие шарики при перемешивании. Стекло гидрофильно, а пластик гидрофобен, поэтому первое склонно образовывать эмульсии типа «масло в воде», а второе — эмульсии типа «вода в масле».

 

Теория скорости агрегации двух фаз

Теория скорости коалесценции исходит из влияния скорости коалесценции двух видов капель, составляющих эмульсию, на эмульсию и приходит к выводу, что скорость коалесценции двух видов капель зависит от скорости коалесценции двух типов капель, когда эмульсия, акула и морская рыба вместе покрывают потребность.

 

Температура

Повышение температуры снижает степень гидратации гидрофильных групп, тем самым уменьшая гидрофильность молекул. Поэтому эмульсия типа «вода/вода», образующаяся при низких температурах, может перейти в эмульсию типа «вода/вода» при нагревании. Эта температура перехода – температура, при которой гидрофильные и липофильные свойства поверхностно-активного вещества достигают соответствующего равновесия, известная как температура фазового перехода (ТФП).

Однако когда концентрация эмульгатора достаточно велика, чтобы преодолеть влияние смачивающих свойств материала эмульгатора, тип образующейся эмульсии зависит только от природы самого эмульгатора и не имеет ничего общего с гидрофильностью и липофильностью стенки сосуда.