Xeralmente, unha fase da emulsión é auga ou unha solución acuosa, que se denomina fase acuosa; a outra fase é unha fase orgánica que é inmiscible coa auga, coñecida como fase oleosa.

1. Clasificación

Tres métodos de clasificación:

1. Clasificados por orixe: produtos naturais e produtos sintéticos;

2. Clasificados por peso molecular: emulsionantes de baixo peso molecular (c10-c20) e emulsionantes de alto peso molecular (c miles);

3. Segundo a súa capacidade de ionización en solución acuosa, pódese dividir en tipo iónico (anións, catións e anións e catións) e tipo non iónico.

Este é o método de clasificación máis empregado.

 

2. Función e principio dos emulsionantes

A función principal dos emulsionantes é reducir a tensión superficial dos dous líquidos que se emulsionan. Polo tanto, cando se usan surfactantes como emulsionantes, un extremo do seu grupo hidrofóbico adsórbese na superficie de partículas líquidas insolubles (como o aceite), mentres que o grupo hidrofílico se estende cara á auga. Os surfactantes están dispostos direccionalmente na superficie das partículas líquidas para formar unha película de adsorción hidrofílica (película interfacial), para reducir a atracción mutua entre as pingas, reducir a tensión superficial entre as dúas fases e promover a dispersión mutua para formar emulsións.

A concentración de surfactante ten un impacto directo na resistencia da máscara facial interfacial. Cunha alta concentración, hai moitas moléculas de surfactante adsorbidas na interface, formando unha máscara facial densa e resistente.

Os diferentes emulsionantes teñen diferentes efectos de emulsificación, e a cantidade necesaria para lograr o efecto de emulsificación óptimo tamén varía. En xeral, canto maior sexa a forza molecular do emulsionante que forma a máscara facial límite, maior será a resistencia da película e máis estable será a loción; pola contra, canto menor sexa a forza, menor será a resistencia da película e máis inestable será a emulsión.

Cando hai moléculas orgánicas polares como alcohol graxo, ácido graxo e amina graxa na máscara facial, a resistencia da membrana mellora significativamente. Isto débese a que as moléculas emulsionantes interactúan con moléculas polares como alcohol, ácido e amina na capa de adsorción da interface para formar un complexo, o que aumenta a resistencia da máscara facial da interface.

O emulsionante composto por máis de dous surfactantes é un emulsionante mixto. Debido á forte interacción entre as moléculas, a tensión interfacial redúcese significativamente, a cantidade de emulsionante adsorbido na interface aumenta significativamente e a densidade e a resistencia da máscara facial interfacial formada aumentan.

Durante a formación da emulsión, a tensión interfacial entre o aceite e a auga redúcese considerablemente debido á participación de surfactantes, e convértese nunha emulsión estable. Non obstante, aínda existe unha tensión interfacial aceite-auga na emulsión que non pode chegar a cero debido ás restricións de CMC ou de solubilidade. Polo tanto, a loción é un sistema termodinámico inestable.

A tensión interfacial entre o aceite e a auga da microemulsión é tan baixa que non se pode medir. É un sistema termodinámicamente estable. Isto conséguese principalmente engadindo un segundo tipo de surfactante con propiedades completamente diferentes (como alcohois de tamaño moderado como o pentanol, o hexanol e o heptanol, coñecidos como co-surfactantes), que poden reducir aínda máis a tensión interfacial a un nivel moi pequeno, mesmo dando lugar a valores negativos instantáneos. Isto pódese explicar mediante a ecuación de adsorción de Gibbs para sistemas multicompoñentes.

 

3. Tipo de emulsión

Tipo

Emulsión común, unha fase é auga ou solución acuosa e a outra é materia orgánica insoluble en auga, como graxa, cera, etc. As emulsións formadas por auga e aceite pódense dividir en tres tipos:

(a) Tipo de aceite en auga (O'W)
(e) Leite composto (A/O/A)
(b) Tipo de aceite en auga (W/O)

(1) Emulsión aceite/auga (0/W), aceite disperso en auga. O aceite é unha fase dispersa (fase interna) e a auga é unha fase continua (fase externa) de emulsión aceite-auga, que se pode diluír con auga. Como o leite, o leite de soia, etc.

(2) Emulsión auga/aceite (W/0), auga dispersa en aceite. A auga é unha fase dispersa (fase interna) e o aceite é unha fase continua (fase externa) de emulsión auga-aceite. Este tipo de emulsión pódese diluír con aceite. Como a manteiga artificial, o petróleo cru, etc.

(3) As emulsións en forma de anel, formadas pola dispersión alterna de fases de auga e aceite capa por capa, preséntanse principalmente en dúas formas: aceite en auga e aceite en aceite 0/W/0 (é dicir, fase acuosa con pingas de aceite dispersas suspendidas na fase oleosa e auga en aceite e auga en auga W/0/W (é dicir, fase oleosa con pingas de auga dispersas suspendidas na fase acuosa). Este tipo de emulsión é rara e xeralmente existe no petróleo cru.

 

Método de comprobación do tipo de emulsión

(1) Método de dilución

Dilúa a emulsión co mesmo líquido que a fase continua. A emulsión soluble en auga é do tipo aceite/auga e a emulsión soluble en aceite é do tipo auga/aceite.
Por exemplo, o leite pódese diluír con auga, pero non se pode mesturar con aceite vexetal. Pódese observar que o leite é unha emulsión de aceite en po.

(2) Método condutivo

A condutividade da auga e do aceite difire moito, e a condutividade da emulsión aceite/auga é centos de veces maior que a da auga/aceite. Polo tanto, insírense dous eléctrodos na emulsión e conéctase o neón en serie no bucle, e a luz aceite/auga acéndese.

(3) Método de tinguidura

Engade 2-3 gotas de colorantes a base de aceite ou auga ao tubo de ensaio e avalía o tipo de emulsión segundo o tipo de colorante que pode facer que a fase continua teña unha cor uniforme.

(4) Método de mollado do papel de filtro

Deixa caer a loción sobre o papel de filtro. Se o líquido se expande rapidamente e queda unha pequena pinga no centro, a loción é aceite en auga; se as pinga de loción non se expanden, é do tipo aceite en auga.

(5) Método de refracción óptica

O diferente índice de refracción da auga e do aceite á luz utilízase para identificar o tipo de emulsión. Se a emulsión é aceite en auga, as partículas desempeñan un papel de recollida de luz e só se pode ver o contorno esquerdo das partículas cun microscopio; se a emulsión é auga en aceite, as partículas desempeñan o papel de astigmatismo e só se pode ver o contorno dereito das partículas cun microscopio;

Os principais factores que afectan o tipo de emulsión

(1) Volume de fase:

A teoría do volume de fase foi proposta por Östwald desde unha perspectiva xeométrica. O punto de vista é que, supoñendo que as perlas líquidas da loción teñen o mesmo tamaño e son esferas ríxidas, a fracción de volume de fase das perlas líquidas só pode representar o 74,02 % do volume total cando están máis densamente empaquetadas. Se o número integral de volume de fase das perlas líquidas é maior que o 74,02 %, a loción deformarase ou danarase.

(a) Emulsión tecida de pelo uniforme e rico en gotas
(b) Emulsión de apilamento denso de gotas desiguais
(c) As pingas líquidas non esféricas requiren apilamento e emulsión (inestables)

Tomemos como exemplo a emulsión de tipo O/W: se o número integral de fase do aceite é superior ao 74,02 %, a emulsión só pode formar o tipo W/0; cando o tipo O/i é inferior ao 25,98 %, e cando a fracción é do 25,98 % ao 74,02 %, pode formar o tipo 0/W ou o tipo W0.

 

Estrutura molecular e propiedades dos emulsionantes: teoría da cuña

A teoría da cuña baséase na estrutura espacial dos emulsionantes para determinar o tipo de emulsión. A teoría da cuña suxire que as áreas da sección transversal dos grupos hidrófilos e hidrófobos nos emulsionantes non son iguais. As moléculas dos emulsionantes considéranse cuñas, cun extremo máis grande e o outro máis pequeno. O extremo máis pequeno do emulsionante pódese inserir na superficie da pinga como unha cuña e dispoñerse de maneira direccional na interface aceite-auga. O extremo polar hidrófilo esténdese cara á fase acuosa, mentres que a cadea de hidrocarburos lipófilos esténdese cara á fase oleosa, o que resulta nun aumento da forza interfacial.

 

Influencia do material emulsionante no tipo de emulsión

Ademais da influencia de factores como os materiais da composición da emulsión e as condicións de formación da emulsión, as condicións externas tamén inflúen no tipo de emulsión. Por exemplo, a natureza hidrófila e lipófila da parede da emulsión é forte, e a emulsión O/A é fácil de formar cando a natureza hidrófila da parede da emulsión é forte, mentres que a emulsión W/0 é fácil de formar cando a natureza lipófila da parede da emulsión é forte. A razón é que o líquido necesita manter unha capa de fase continua na parede, de xeito que non é fácil dispersarse en perlas de líquido ao axitar. O vidro é hidrófilo mentres que o plástico é hidrófobo, polo que o primeiro é propenso a formar emulsións O/A mentres que o segundo é propenso a formar emulsións W/0.

 

Teoría da velocidade de agregación de dúas fases

A teoría da velocidade de coalescencia parte da influencia da velocidade de coalescencia dos dous tipos de pingas que compoñen a emulsión sobre a emulsión e xulga que a velocidade de coalescencia dos dous tipos de pingas depende da velocidade de coalescencia dos dous tipos de pingas cando a emulsión, o tiburón e a morte xuntas cobren a demanda.

 

Temperatura

Un aumento da temperatura reducirá o grao de hidratación dos grupos hidrófilos, reducindo así a hidrofilicidade das moléculas. Polo tanto, a emulsión 0/w formada a baixas temperaturas pode transformarse nunha emulsión W/0 ao quentarse. Esta temperatura de transición é a temperatura á que as propiedades hidrófilas e lipófilas do surfactante alcanzan un equilibrio axeitado, coñecido como temperatura de transición de fase PIT.

Non obstante, cando a concentración do emulsionante é o suficientemente grande como para superar a influencia da propiedade molladora do material emulsionante, o tipo de emulsión formada só depende da natureza do propio emulsionante e non ten nada que ver coa hidrofilicidade e lipofilicidade da parede do vaso.