Yleensä emulsion toinen faasi on vesi tai vesiliuos, jota kutsutaan vesifaasiksi; toinen faasi on veteen liukenematon orgaaninen faasi, jota kutsutaan öljyfaasiksi.

1. Luokittelu

Kolme luokittelumenetelmää:

1. Luokiteltu lähteen mukaan: luonnontuotteet ja synteettiset tuotteet;

2. Luokiteltu molekyylipainon mukaan: pienimolekyylipainoiset emulgointiaineet (c10-c20) ja suurimolekyylipainoiset emulgointiaineet (c tuhansia);

3. Sen mukaan, voiko se ionisoitua vesiliuoksessa, se voidaan jakaa ionityyppiin (anionit, kationit ja anionit ja kationit) ja ionittomiin tyyppeihin.

Tämä on yleisimmin käytetty luokittelumenetelmä.

 

2, Emulgointiaineiden toiminta ja periaate

Emulgointiaineiden päätehtävänä on vähentää kahden emulgoitavan nesteen pintajännitystä. Siksi, kun pinta-aktiivisia aineita käytetään emulgointiaineina, niiden hydrofobisen ryhmän toinen pää adsorboituu liukenemattomien nestehiukkasten (kuten öljyn) pintaan, kun taas hydrofiilinen ryhmä ulottuu kohti vettä. Pinta-aktiiviset aineet ovat järjestäytyneet nestehiukkasten pinnalle hydrofiilisen adsorptiokalvon (rajapintakalvon) muodostamiseksi, mikä vähentää pisaroiden välistä keskinäistä vetovoimaa, vähentää kahden faasin välistä pintajännitystä ja edistää keskinäistä dispersiota emulsioiden muodostamiseksi.

Pinta-aktiivisen aineen pitoisuudella on suora vaikutus rajapinnan kasvonaamion lujuuteen. Suurella pitoisuudella rajapinnalle adsorboituu paljon pinta-aktiivisia molekyylejä, mikä muodostaa tiheän ja vahvan rajapinnan kasvonaamion.

Eri emulgointiaineilla on erilaiset emulgointivaikutukset, ja myös optimaalisen emulgointivaikutuksen saavuttamiseksi tarvittava määrä vaihtelee. Yleisesti ottaen, mitä suurempi on emulgointiaineen molekyylivoima, joka muodostaa rajanaamion, sitä suurempi on kalvon lujuus ja sitä vakaampi voide. Päinvastoin, mitä pienempi voima, sitä pienempi on kalvon lujuus ja sitä epävakaampi on emulsio.

Kun kasvonaamiossa on polaarisia orgaanisia molekyylejä, kuten rasva-alkoholia, rasvahappoa ja rasva-amiinia, kalvon lujuus paranee merkittävästi. Tämä johtuu siitä, että emulgointiainemolekyylit vuorovaikuttavat polaaristen molekyylien, kuten alkoholin, hapon ja amiinin, kanssa rajapinnan adsorptiokerroksessa muodostaen kompleksin, joka lisää rajapinnan kasvonaamion lujuutta.

Useammasta kuin kahdesta pinta-aktiivisesta aineesta koostuva emulgointiaine on sekoitettu emulgointiaine. Molekyylien välisen voimakkaan vuorovaikutuksen ansiosta rajapintajännitys pienenee merkittävästi, rajapintaan adsorboitunut emulgointiaineen määrä kasvaa merkittävästi ja muodostuneen rajapintanaamion tiheys ja lujuus kasvavat.

Emulsion muodostuessa öljyn ja veden välinen rajapintajännitys pienenee huomattavasti pinta-aktiivisten aineiden ansiosta, ja emulsiosta tulee stabiili. Emulsiossa on kuitenkin edelleen öljy-vesi-rajapintajännitys, joka ei voi saavuttaa nollaa CMC:n tai liukoisuusrajoitusten vuoksi. Siksi voide on termodynaaminen epästabiili systeemi.

Mikroemulsion öljyn ja veden välinen rajapintajännitys on niin pieni, ettei sitä voida mitata. Se on termodynaamisesti stabiili järjestelmä. Tämä saavutetaan pääasiassa lisäämällä toisen tyyppistä pinta-aktiivista ainetta, jolla on täysin erilaiset ominaisuudet (kuten kohtalaisen kokoisia alkoholeja, kuten pentanoli, heksanoli ja heptanoli, jotka tunnetaan ko-tenaktiivisina aineina), mikä voi edelleen pienentää rajapintajännitystä hyvin pienelle tasolle, jopa johtaen hetkellisiin negatiivisiin arvoihin. Tämä voidaan selittää Gibbsin adsorptioyhtälöllä monikomponenttijärjestelmille.

 

3, Emulsion tyyppi

Tyyppi

Yleinen emulsio, toinen faasi on vesi tai vesiliuos ja toinen faasi on veteen liukenematonta orgaanista ainetta, kuten rasvaa, vahaa jne. Veden ja öljyn muodostamat emulsiot voidaan jakaa kolmeen tyyppiin:

(a) Öljy vedessä -tyyppi (O'W)
(e) Maitoseos (W/O/W)
(b) Öljy vedessä -tyyppi (W/O)

(1) Öljy/vesi-emulsio (0/W), öljy dispergoitunut veteen. Öljy on dispersiofaasi (sisäinen faasi) ja vesi on jatkuvafaasinen öljy-vesi-emulsio (ulkoinen faasi), jota voidaan laimentaa vedellä. Kuten maito, soijapapumaito jne.

(2) Vesi/öljy (W/0) -emulsio, vesi dispergoitunut öljyyn. Vesi on vesi-öljy-emulsion dispersiofaasi (sisäinen faasi) ja öljy jatkuva faasi (ulkoinen faasi). Tällaista emulsiota voidaan laimentaa öljyllä. Kuten keinotekoinen voi, raakaöljy jne.

(3) Rengasmaiset emulsiot, jotka muodostuvat vesi- ja öljyfaasien vuorotellen kerros kerrokselta dispergoimalla, esiintyvät pääasiassa kahdessa muodossa: öljy vedessä ja öljy öljyssä 0/W/0 (eli vesifaasi, jossa on dispergoituneina öljypisaroita suspendoituna öljyfaasiin, ja vesi öljyssä ja vesi vedessä W/0/W (eli öljyfaasi, jossa on dispergoituneina vesipisaroita suspendoituna vesifaasiin). Tämän tyyppinen emulsio on harvinainen ja esiintyy yleensä raakaöljyssä.

 

Emulsiotyypin tarkistusmenetelmä

(1) Laimennusmenetelmä

Laimenna emulsio samalla nesteellä kuin jatkuva faasi. Vesiliukoinen emulsio on öljy/vesi-tyyppiä ja öljyliukoinen emulsio on vesi/öljy-tyyppiä.
Esimerkiksi maitoa voidaan laimentaa vedellä, mutta se ei ole sekoittuva kasviöljyyn. Voidaan nähdä, että maito on öljy-vesi-emulsio.

(2) Johtava menetelmä

Veden ja öljyn johtavuus vaihtelee suuresti, ja öljy/vesi-emulsion johtavuus on satoja kertoja suurempi kuin vesi/öljy-emulsion. Siksi emulsioon asetetaan kaksi elektrodia ja neon kytketään sarjaan silmukkaan, jolloin öljy/vesi-valo palaa.

(3) Värjäysmenetelmä

Lisää koeputkeen 2–3 tippaa öljy- tai vesipohjaisia ​​väriaineita ja arvioi emulsion tyyppi sen mukaan, minkä tyyppinen väriaine saa jatkuvan faasin värjäytymään tasaisesti.

(4) Suodatinpaperin kostutusmenetelmä

Tiputa voidetta suodatinpaperille. Jos neste laajenee nopeasti ja keskelle jää pieni pisara, voide on öljyä vedessä; jos voidepisarat eivät laajene, voide on öljyä vedessä -tyyppistä.

(5) Optinen taittumismenetelmä

Veden ja öljyn erilaista taitekerrointa valoon nähden käytetään emulsion tyypin tunnistamiseen. Jos emulsio on öljy-vedessä, hiukkasilla on valoa keräävä rooli, ja vain hiukkasten vasen ääriviiva näkyy mikroskoopilla. Jos emulsio on vesi-öljyssä, hiukkasilla on hajataittoisuutta, ja vain hiukkasten oikea ääriviiva näkyy mikroskoopilla.

Tärkeimmät emulsiotyyppiin vaikuttavat tekijät

(1) Vaiheen tilavuus:

Stwald esitti faasitilavuusteorian geometrisesta näkökulmasta. Näkökulma on, että olettaen, että voiteen nestemäiset helmet ovat samankokoisia ja jäykkiä palloja, nestemäisten helmien faasitilavuusosuus voi olla vain 74,02 % kokonaistilavuudesta, kun ne ovat tiheimmin pakattuina. Jos nestemäisten helmien faasitilavuusintegraaliluku on suurempi kuin 74,02 %, voide muuttaa muotoaan tai vaurioituu.

(a) Yhtenäinen pisararikas nukkakudottu emulsio
(b) Epätasainen pisaratiheä pinoava emulsio
(c) Epäpallomaiset nestepisarat vaativat pinoamista ja emulsiota (epästabiilit)

Otetaan esimerkiksi O/W-tyyppinen emulsio. Jos öljyn faasiintegraaliluku on yli 74,02 %, emulsio voi muodostaa vain W/0-tyyppiä. Kun O/i-tyyppi on alle 25,98 % ja kun osuus on 25,98–74,02 %, se voi muodostaa joko 0/W- tai W0-tyyppiä.

 

Emulgointiaineiden molekyylirakenne ja ominaisuudet - kiilateoria

Kiilateoria perustuu emulgointiaineiden spatiaaliseen rakenteeseen emulsion tyypin määrittämiseksi. Kiilateorian mukaan hydrofiilisten ja hydrofobisten ryhmien poikkileikkauspinta-alat emulgointiaineissa eivät ole yhtä suuret. Emulgointiaineiden molekyylejä pidetään kiiloina, joiden toinen pää on suurempi ja toinen pienempi. Emulgointiaineen pienempi pää voidaan työntää pisaran pintaan kiilan tavoin ja järjestää suunnatusti öljy-vesi-rajapintaan. Hydrofiilinen polaarinen pää ulottuu vesifaasiin, kun taas lipofiilinen hiilivetyketju ulottuu öljyfaasiin, mikä johtaa lisääntyneeseen rajapinnan lujuuteen.

 

Emulgointiaineen vaikutus emulsiotyyppiin

Emulsion koostumusmateriaalien ja emulsion muodostumisolosuhteiden lisäksi myös ulkoisilla olosuhteilla on vaikutusta emulsion tyyppiin. Esimerkiksi emulsioseinämän hydrofiilinen ja lipofiilinen luonne on vahva, ja Ö/V-emulsio muodostuu helposti, kun emulsioseinämän hydrofiilinen luonne on vahva, kun taas V/O-emulsio muodostuu helposti, kun emulsioseinämän lipofiilinen luonne on vahva. Syynä tähän on se, että nesteen on pidettävä seinämässä jatkuva faasikerros, jotta se ei helposti dispergoituu nestemäisiksi helmiksi sekoitettaessa. Lasi on hydrofiilinen, kun taas muovi on hydrofobinen, joten lasi on altis Ö/V-emulsioiden muodostumiselle, kun taas muovi on altis V/O-emulsioiden muodostumiselle.

 

Kahden vaiheen aggregaationopeuden teoria

Koalesenssinopeusteoria lähtee liikkeelle emulsiota muodostavien kahden pisaran tyypin koalesenssinopeuden vaikutuksesta emulsioon ja päättelee, että kahden pisaran tyypin koalesenssinopeus riippuu kahden pisaran tyypin koalesenssinopeudesta, kun emulsio, hai ja tappaja yhdessä kattavat kysynnän.

 

Lämpötila

Lämpötilan nousu alentaa hydrofiilisten ryhmien hydraatioastetta, mikä vähentää molekyylien hydrofiilisyyttä. Siksi matalissa lämpötiloissa muodostunut 0/w-emulsio voi kuumentuessaan muuttua W/0-emulsioksi. Tämä siirtymälämpötila on lämpötila, jossa pinta-aktiivisen aineen hydrofiiliset ja lipofiiliset ominaisuudet saavuttavat sopivan tasapainon, joka tunnetaan faasisiirtymälämpötilana (PIT).

Kuitenkin, kun emulgointiaineen pitoisuus on riittävän suuri emulgointiainemateriaalin kostutusominaisuuden vaikutuksen voittamiseksi, muodostuneen emulsion tyyppi riippuu vain itse emulgointiaineen luonteesta eikä sillä ole mitään tekemistä astian seinämän hydrofiilisyyden ja lipofiilisyyden kanssa.