In genere, una fase dell'emulsione è costituita da acqua o soluzione acquosa, chiamata fase acquosa; l'altra fase è una fase organica immiscibile con l'acqua, nota come fase oleosa.

1、 Classificazione

Tre metodi di classificazione:

1. Classificati in base alla fonte: prodotti naturali e prodotti sintetici;

2. Classificati in base al peso molecolare: emulsionanti a basso peso molecolare (c10-c20) ed emulsionanti ad alto peso molecolare (c migliaia);

3. A seconda che possa ionizzare in soluzione acquosa, può essere suddiviso in tipo ionico (anioni, cationi e anioni e cationi) e tipo non ionico.

Questo è il metodo di classificazione più comunemente utilizzato.

 

2、 La funzione e il principio degli emulsionanti

La funzione principale degli emulsionanti è quella di ridurre la tensione superficiale dei due liquidi da emulsionare. Pertanto, quando i tensioattivi vengono utilizzati come emulsionanti, un'estremità del loro gruppo idrofobico si adsorbe sulla superficie delle particelle liquide insolubili (come l'olio), mentre il gruppo idrofilo si estende verso l'acqua. I tensioattivi sono disposti direzionalmente sulla superficie delle particelle liquide per formare un film di adsorbimento idrofilo (film interfacciale), in modo da ridurre l'attrazione reciproca tra le goccioline, ridurre la tensione superficiale tra due fasi e promuovere la dispersione reciproca per formare emulsioni.

La concentrazione di tensioattivo ha un impatto diretto sulla resistenza della maschera interfacciale. Con un'elevata concentrazione, molte molecole di tensioattivo vengono adsorbite sull'interfaccia, formando una maschera interfacciale densa e resistente.

Diversi emulsionanti hanno effetti emulsionanti diversi e anche la quantità necessaria per ottenere l'effetto emulsionante ottimale varia. In generale, maggiore è la forza molecolare dell'emulsionante che forma la maschera facciale di confine, maggiore è la resistenza del film e più stabile è la lozione; al contrario, minore è la forza, minore è la resistenza del film e più instabile è l'emulsione.

La presenza di molecole organiche polari come alcol grasso, acido grasso e ammina grassa nella maschera facciale migliora significativamente la resistenza della membrana. Questo perché le molecole emulsionanti interagiscono con molecole polari come alcol, acido e ammina nello strato di adsorbimento dell'interfaccia per formare un complesso, che aumenta la resistenza della maschera facciale.

L'emulsionante composto da più di due tensioattivi è un emulsionante misto. Grazie alla forte interazione tra le molecole, la tensione interfacciale viene significativamente ridotta, la quantità di emulsionante adsorbito sull'interfaccia aumenta significativamente e la densità e la resistenza della maschera interfacciale ottenuta aumentano.

Durante la formazione di un'emulsione, la tensione interfacciale tra olio e acqua si riduce notevolmente grazie alla presenza di tensioattivi, rendendola stabile. Tuttavia, nell'emulsione persiste una tensione interfacciale olio-acqua che non può scendere a zero a causa delle restrizioni di CMC o di solubilità. Pertanto, la lozione è un sistema termodinamicamente instabile.

La tensione interfacciale tra olio e acqua della microemulsione è così bassa che non può essere misurata. Si tratta di un sistema termodinamicamente stabile. Questo risultato si ottiene principalmente aggiungendo un secondo tipo di tensioattivo con proprietà completamente diverse (come alcoli di dimensioni moderate come pentanolo, esanolo ed eptanolo, noti come co-tensioattivi), che può ridurre ulteriormente la tensione interfacciale a un livello molto piccolo, arrivando persino a valori negativi istantanei. Questo può essere spiegato dall'equazione di adsorbimento di Gibbs per sistemi multicomponente.

 

3、Tipo di emulsione

Tipo

Emulsione comune, una fase è acqua o soluzione acquosa, e l'altra è materia organica insolubile in acqua, come grasso, cera, ecc. L'emulsione formata da acqua e olio può essere divisa in tre tipi:

(a) Tipo olio in acqua (O'W)
(e) Latte composto (P/O/P)
(b) Tipo olio in acqua (W/O)

(1) Emulsione olio/acqua (0/A), olio disperso in acqua. L'olio è una fase dispersa (fase interna), mentre l'acqua è una fase continua (fase esterna). Emulsione olio in acqua, che può essere diluita con acqua. Come latte, latte di soia, ecc.

(2) Emulsione acqua/olio (A/0), acqua dispersa in olio. L'acqua è una fase dispersa (fase interna) e l'olio è una fase continua (fase esterna) dell'emulsione acqua in olio. Questo tipo di emulsione può essere diluita con olio, come burro artificiale, petrolio greggio, ecc.

(3) Le emulsioni ad anello, formate dalla dispersione alternata di fasi acquose e oleose strato per strato, si presentano principalmente in due forme: olio in acqua e olio in olio 0/W/0 (ovvero fase acquosa con goccioline d'olio disperse sospese nella fase oleosa e acqua in olio e acqua in acqua W/0/W (ovvero fase oleosa con goccioline d'acqua disperse sospese nella fase acquosa). Questo tipo di emulsione è raro e generalmente esiste nel petrolio greggio.

 

Metodo di controllo del tipo di emulsione

(1) Metodo di diluizione

Diluire l'emulsione con lo stesso liquido della fase continua. L'emulsione idrosolubile è di tipo olio/acqua, mentre l'emulsione oleosolubile è di tipo acqua/olio.
Ad esempio, il latte può essere diluito con acqua, ma non può essere miscibile con oli vegetali. Si può osservare che il latte è un'emulsione O/A.

(2) Metodo conduttivo

La conduttività dell'acqua e dell'olio varia notevolmente, e la conduttività dell'emulsione olio/acqua è centinaia di volte maggiore di quella dell'acqua/olio. Pertanto, due elettrodi vengono inseriti nell'emulsione e il neon viene collegato in serie nel circuito, e la spia olio/acqua si accende.

(3) Metodo di colorazione

Aggiungere 2-3 gocce di coloranti a base di olio o di acqua nella provetta e valutare il tipo di emulsione in base al tipo di colorante che riesce a rendere la fase continua uniformemente colorata.

(4) Metodo di bagnatura della carta da filtro

Versare la lozione sulla carta da filtro. Se il liquido si espande rapidamente e rimane una piccola goccia al centro, la lozione è olio in acqua; se le gocce di lozione non si espandono, si tratta di olio in acqua.

(5) Metodo di rifrazione ottica

Il diverso indice di rifrazione dell'acqua e dell'olio alla luce viene utilizzato per identificare il tipo di emulsione. Se l'emulsione è olio in acqua, le particelle svolgono un ruolo di collettore di luce e solo il contorno sinistro delle particelle è visibile al microscopio; se l'emulsione è acqua in olio, le particelle svolgono un ruolo di astigmatismo e solo il contorno destro delle particelle è visibile al microscopio;

I principali fattori che influenzano il tipo di emulsione

(1)Volume di fase:

La teoria del volume di fase è stata proposta da Ostwald da una prospettiva geometrica. Il punto di vista è che, assumendo che le sfere liquide della lozione siano delle stesse dimensioni e rigide, la frazione di volume di fase delle sfere liquide può rappresentare solo il 74,02% del volume totale quando sono più dense. Se il numero integrale del volume di fase delle sfere liquide è maggiore del 74,02%, la lozione verrà deformata o danneggiata.

(a) Emulsione tessuta a pelo ricco di goccioline uniformi
(b) Emulsione di impilamento densa di goccioline irregolari
(c) Le goccioline di liquido non sferiche richiedono impilamento ed emulsione (instabili)

Prendiamo come esempio l'emulsione di tipo O/W: se il numero integrale di fase dell'olio è maggiore del 74,02%, l'emulsione può formare solo il tipo W/0, quando il tipo O/i è inferiore al 25,98% e quando la frazione è 25,98% -74,02%, può formare sia il tipo 0/W che W0.

 

Struttura molecolare e proprietà degli emulsionanti - Teoria del cuneo

La teoria del cuneo si basa sulla struttura spaziale degli emulsionanti per determinare il tipo di emulsione. La teoria del cuneo suggerisce che le aree delle sezioni trasversali dei gruppi idrofili e idrofobici negli emulsionanti non siano uguali. Le molecole degli emulsionanti sono viste come cunei, con un'estremità più grande e l'altra più piccola. L'estremità più piccola dell'emulsionante può essere inserita nella superficie della gocciolina come un cuneo e disposta in modo direzionale all'interfaccia olio-acqua. L'estremità polare idrofila si estende nella fase acquosa, mentre la catena idrocarburica lipofila si estende nella fase oleosa, con conseguente aumento della resistenza interfacciale.

 

Influenza del materiale emulsionante sul tipo di emulsione

Oltre all'influenza di fattori quali i materiali di composizione dell'emulsione e le condizioni di formazione dell'emulsione, anche le condizioni esterne hanno un impatto sul tipo di emulsione. Ad esempio, la natura idrofila e lipofila della parete dell'emulsione è forte, e l'emulsione O/W è facile da formare quando la natura idrofila della parete dell'emulsione è forte, mentre l'emulsione W/0 è facile da formare quando la natura lipofila della parete dell'emulsione è forte. Il motivo è che il liquido deve mantenere uno strato di fase continua sulla parete, in modo che non sia facile disperdersi in sfere liquide durante l'agitazione. Il vetro è idrofilo mentre la plastica è idrofoba, quindi il primo è incline a formare emulsioni O/W mentre la seconda è incline a formare emulsioni W/0.

 

Teoria della velocità di aggregazione di due fasi

La teoria della velocità di coalescenza parte dall'influenza della velocità di coalescenza dei due tipi di goccioline che compongono l'emulsione sull'emulsione stessa e ritiene che la velocità di coalescenza dei due tipi di goccioline dipenda dalla velocità di coalescenza dei due tipi di goccioline quando l'emulsione, lo squalo e l'uccisione insieme coprono la domanda.

 

Temperatura

Un aumento di temperatura riduce il grado di idratazione dei gruppi idrofili, riducendo così l'idrofilicità delle molecole. Pertanto, l'emulsione 0/w formata a basse temperature può trasformarsi in un'emulsione W/0 riscaldandosi. Questa temperatura di transizione è la temperatura alla quale le proprietà idrofile e lipofile del tensioattivo raggiungono un equilibrio appropriato, noto come temperatura di transizione di fase PIT.

Tuttavia, quando la concentrazione dell'emulsionante è sufficientemente elevata da superare l'influenza della proprietà bagnante del materiale emulsionante, il tipo di emulsione formata dipende solo dalla natura dell'emulsionante stesso e non ha nulla a che fare con l'idrofilia e la lipofilia della parete del vaso.