Generalment, una fase de l'emulsió és aigua o solució aquosa, que s'anomena fase aquosa; l'altra fase és una fase orgànica que és immiscible amb l'aigua, coneguda com a fase oliosa.

1. Classificació

Tres mètodes de classificació:

1. Classificats per origen: productes naturals i productes sintètics;

2. Classificats per pes molecular: emulsionants de baix pes molecular (c10-c20) i emulsionants d'alt pes molecular (c milers);

3. Segons si es pot ionitzar en solució aquosa, es pot dividir en tipus iònic (anions, cations i anions i cations) i tipus no iònic.

Aquest és el mètode de classificació més utilitzat.

 

2. La funció i el principi dels emulsionants

La funció principal dels emulsionants és reduir la tensió superficial dels dos líquids que s'emulsionen. Per tant, quan s'utilitzen tensioactius com a emulsionants, un extrem del seu grup hidrofòbic s'adsorbeix a la superfície de partícules líquides insolubles (com l'oli), mentre que el grup hidrofílic s'estén cap a l'aigua. Els tensioactius es disposen direccionalment a la superfície de les partícules líquides per formar una pel·lícula d'adsorció hidrofílica (pel·lícula interfacial), per tal de reduir l'atracció mútua entre les gotes, reduir la tensió superficial entre les dues fases i promoure la dispersió mútua per formar emulsions.

La concentració de tensioactiu té un impacte directe en la resistència de la màscara facial interfacial. Amb una concentració alta, hi ha moltes molècules de tensioactiu adsorbides a la interfície, formant una màscara facial d'interfície densa i resistent.

Els diferents emulsionants tenen diferents efectes d'emulsificació, i la quantitat necessària per aconseguir l'efecte d'emulsificació òptim també varia. En general, com més gran sigui la força molecular de l'emulsionant que forma la màscara facial límit, més alta serà la resistència de la pel·lícula i més estable serà la loció; al contrari, com més petita sigui la força, menor serà la resistència de la pel·lícula i més inestable serà l'emulsió.

Quan hi ha molècules orgàniques polars com ara alcohol gras, àcid gras i amina grasa a la màscara facial, la resistència de la membrana millora significativament. Això es deu al fet que les molècules emulsionants interactuen amb molècules polars com ara alcohol, àcid i amina a la capa d'adsorció de la interfície per formar un complex, cosa que augmenta la resistència de la màscara facial de la interfície.

L'emulsionant compost per més de dos tensioactius és un emulsionant mixt. A causa de la forta interacció entre les molècules, la tensió interfacial es redueix significativament, la quantitat d'emulsionant adsorbit a la interfície augmenta significativament i la densitat i la resistència de la màscara facial interfacial formada augmenten.

Durant la formació de l'emulsió, la tensió interfacial entre l'oli i l'aigua es redueix considerablement a causa de la participació de tensioactius, i es converteix en una emulsió estable. Tanmateix, encara hi ha una tensió interfacial oli-aigua a l'emulsió que no pot arribar a zero a causa de les restriccions de CMC o de solubilitat. Per tant, la loció és un sistema termodinàmic inestable.

La tensió interfacial entre l'oli i l'aigua de la microemulsió és tan baixa que no es pot mesurar. És un sistema termodinàmicament estable. Això s'aconsegueix principalment afegint un segon tipus de tensioactiu amb propietats completament diferents (com ara alcohols de mida moderada com el pentanol, l'hexanol i l'heptanol, coneguts com a cotensioactius), que poden reduir encara més la tensió interfacial a un nivell molt petit, fins i tot donant lloc a valors negatius instantanis. Això es pot explicar mitjançant l'equació d'adsorció de Gibbs per a sistemes multicomponent.

 

3. Tipus d'emulsió

Tipus

Emulsió comuna, una fase és aigua o solució aquosa, i l'altra és matèria orgànica insoluble amb aigua, com ara greix, cera, etc. L'emulsió formada per aigua i oli es pot dividir en tres tipus:

(a) Tipus d'oli en aigua (O'W)
(e) Llet composta (A/A/A)
(b) Tipus d'oli en aigua (W/O)

(1) Emulsió oli/aigua (0/W), oli dispers en aigua. L'oli és una fase dispersa (fase interna) i l'aigua és una fase contínua (fase externa) d'oli en aigua, que es pot diluir amb aigua. Com ara la llet, la llet de soja, etc.

(2) Emulsió aigua/oli (W/0), aigua dispersa en oli. L'aigua és una fase dispersa (fase interna) i l'oli és una fase contínua (fase externa) d'emulsió aigua-oli. Aquest tipus d'emulsió es pot diluir amb oli. Com ara mantega artificial, petroli cru, etc.

(3) Les emulsions en forma d'anell, formades per la dispersió alternada de fases d'aigua i oli capa per capa, es presenten principalment en dues formes: oli en aigua i oli en oli 0/W/0 (és a dir, fase aquosa amb gotes d'oli disperses suspeses en fase d'oli i aigua en oli i aigua en aigua W/0/W (és a dir, fase d'oli amb gotes d'aigua disperses suspeses en fase d'aigua). Aquest tipus d'emulsió és rara i generalment existeix en el petroli cru.

 

Mètode de comprovació del tipus d'emulsió

(1) Mètode de dilució

Diluïu l'emulsió amb el mateix líquid que la fase contínua. L'emulsió soluble en aigua és de tipus oli/aigua i l'emulsió soluble en oli és de tipus aigua/oli.
Per exemple, la llet es pot diluir amb aigua, però no es pot miscir amb oli vegetal. Es pot veure que la llet és una emulsió O/A.

(2) Mètode conductiu

La conductivitat de l'aigua i l'oli difereix molt, i la conductivitat de l'emulsió oli/aigua és centenars de vegades més gran que la de l'aigua/oli. Per tant, s'insereixen dos elèctrodes a l'emulsió i es connecta el neó en sèrie al bucle, i el llum d'oli/aigua s'encén.

(3) Mètode de tinció

Afegiu 2-3 gotes de colorants a base d'oli o aigua al tub d'assaig i jutgeu el tipus d'emulsió segons quin tipus de colorant pot fer que la fase contínua tingui un color uniforme.

(4) Mètode de mullada del paper de filtre

Deixeu caure la loció sobre el paper de filtre. Si el líquid s'expandeix ràpidament i queda una petita gota al centre, la loció és oli en aigua; si les gotes de loció no s'expandeixen, és del tipus oli en aigua.

(5) Mètode de refracció òptica

El diferent índex de refracció de l'aigua i l'oli a la llum s'utilitza per identificar el tipus d'emulsió. Si l'emulsió és oli en aigua, les partícules tenen un paper de recollida de llum i només es pot veure el contorn esquerre de les partícules amb un microscopi; si l'emulsió és aigua en oli, les partícules tenen un paper d'astigmatisme i només es pot veure el contorn dret de les partícules amb un microscopi;

Els principals factors que afecten el tipus d'emulsió

(1) Volum de fase:

La teoria del volum de fase va ser proposada per Oastwald des d'una perspectiva geomètrica. El punt de vista és que, suposant que les perles líquides de la loció tenen la mateixa mida i són esferes rígides, la fracció de volum de fase de les perles líquides només pot representar el 74,02% del volum total quan estan més densament empaquetades. Si el nombre integral del volum de fase de les perles líquides és superior al 74,02%, la loció es deformarà o es farà malbé.

(a) Emulsió teixida de pèl uniforme i ric en gotes
(b) Emulsió d'apilament dens de gotes desiguals
(c) Les gotes de líquid no esfèriques requereixen apilament i emulsió (inestables)

Prenguem com a exemple l'emulsió de tipus O/W: si el nombre integral de fase de l'oli és superior al 74,02%, l'emulsió només pot formar el tipus W/0, quan el tipus O/i és inferior al 25,98%, i quan la fracció és del 25,98% al 74,02%, pot formar el tipus 0/W o W0.

 

Estructura molecular i propietats dels emulsionants: teoria de falques

La teoria de la falca es basa en l'estructura espacial dels emulsionants per determinar el tipus d'emulsió. La teoria de la falca suggereix que les àrees de secció transversal dels grups hidròfils i hidròfobs dels emulsionants no són iguals. Les molècules dels emulsionants es veuen com a falques, amb un extrem més gran i l'altre més petit. L'extrem més petit de l'emulsionant es pot inserir a la superfície de la gota com una falca i disposar-se de manera direccional a la interfície oli-aigua. L'extrem polar hidròfil s'estén cap a la fase aquosa, mentre que la cadena d'hidrocarburs lipòfils s'estén cap a la fase oliosa, donant lloc a una major força interfacial.

 

Influència del material emulsionant en el tipus d'emulsió

A més de la influència de factors com els materials de composició de l'emulsió i les condicions de formació de l'emulsió, les condicions externes també tenen un impacte en el tipus d'emulsió. Per exemple, la naturalesa hidròfila i lipòfila de la paret de l'emulsió és forta, i l'emulsió O/A és fàcil de formar quan la naturalesa hidròfila de la paret de l'emulsió és forta, mentre que l'emulsió W/0 és fàcil de formar quan la naturalesa lipòfila de la paret de l'emulsió és forta. El motiu és que el líquid necessita mantenir una capa de fase contínua a la paret, de manera que no és fàcil dispersar-se en perles de líquid quan s'agita. El vidre és hidròfil mentre que el plàstic és hidròfob, de manera que el primer és propens a formar emulsions O/A mentre que el segon és propens a formar emulsions W/0.

 

Teoria de la velocitat d'agregació de dues fases

La teoria de la velocitat de coalescència parteix de la influència de la velocitat de coalescència dels dos tipus de gotes que formen l'emulsió sobre l'emulsió, i jutja que la velocitat de coalescència dels dos tipus de gotes depèn de la velocitat de coalescència dels dos tipus de gotes quan l'emulsió, el tauró i la mort cobreixen junts la demanda.

 

Temperatura

Un augment de la temperatura reduirà el grau d'hidratació dels grups hidròfils, reduint així la hidrofilicitat de les molècules. Per tant, l'emulsió 0/w formada a baixes temperatures es pot transformar en una emulsió W/0 en escalfar-se. Aquesta temperatura de transició és la temperatura a la qual les propietats hidròfiles i lipòfiles del tensioactiu assoleixen un equilibri adequat, conegut com a temperatura de transició de fase PIT.

Tanmateix, quan la concentració d'emulsionant és prou gran per superar la influència de la propietat humectant del material emulsionant, el tipus d'emulsió formada només depèn de la naturalesa de l'emulsionant en si i no té res a veure amb la hidrofilicitat i la lipofilicitat de la paret del vas.