Generelt er den ene fase af emulsionen vand eller vandig opløsning, som kaldes en vandig fase; den anden fase er en organisk fase, der ikke er blandbar med vand, kendt som oliefasen.

1. Klassificering

Tre klassificeringsmetoder:

1. Klassificeret efter kilde: naturprodukter og syntetiske produkter;

2. Klassificeret efter molekylvægt: emulgatorer med lav molekylvægt (c10-c20) og emulgatorer med høj molekylvægt (c tusinder);

3. Afhængigt af om det kan ionisere i vandig opløsning, kan det opdeles i ionisk type (anioner, kationer og anioner og kationer) og ikke-ionisk type.

Dette er den mest almindeligt anvendte klassificeringsmetode.

 

2. Funktionen og princippet for emulgatorer

Emulgatorers hovedfunktion er at reducere overfladespændingen af ​​de to væsker, der emulgeres. Når overfladeaktive stoffer anvendes som emulgatorer, adsorberer den ene ende af deres hydrofobe gruppe derfor på overfladen af ​​uopløselige væskepartikler (såsom olie), mens den hydrofile gruppe strækker sig mod vandet. Overfladeaktive stoffer er retningsbestemt arrangeret på overfladen af ​​væskepartikler for at danne en hydrofil adsorptionsfilm (grænsefladefilm) for at reducere den gensidige tiltrækning mellem dråber, reducere overfladespændingen mellem to faser og fremme gensidig dispersion for at danne emulsioner.

Koncentrationen af ​​overfladeaktivt stof har en direkte indflydelse på styrken af ​​den grænsefladelignende ansigtsmaske. Ved høj koncentration adsorberes mange overfladeaktive molekyler på grænsefladen, hvilket danner en tæt og stærk grænseflademaske.

Forskellige emulgatorer har forskellige emulgeringseffekter, og den mængde, der kræves for at opnå den optimale emulgeringseffekt, varierer også. Generelt set gælder det, at jo større molekylær kraft emulgatoren, der danner grænsemasken, er, desto højere er filmstyrken og desto mere stabil er lotionen. Tværtimod, jo mindre kraften er, desto lavere er filmstyrken og desto mere ustabil er emulsionen.

Når der er polære organiske molekyler såsom fedtalkohol, fedtsyre og fedtamin i ansigtsmasken, forbedres membranens styrke betydeligt. Dette skyldes, at emulgatormolekyler interagerer med polære molekyler såsom alkohol, syre og amin i grænsefladeadsorptionslaget og danne et kompleks, hvilket øger styrken af ​​grænsefladeansigtsmasken.

Emulgatoren, der er sammensat af mere end to overfladeaktive stoffer, er en blandet emulgator. På grund af den stærke interaktion mellem molekylerne reduceres grænsefladespændingen betydeligt, mængden af ​​emulgator, der adsorberes på grænsefladen, øges betydeligt, og densiteten og styrken af ​​den dannede grænsefladeansigtsmaske øges.

Under dannelsen af ​​emulsionen reduceres grænsefladespændingen mellem olie og vand kraftigt på grund af tilstedeværelsen af ​​overfladeaktive stoffer, og emulsionen bliver stabil. Der er dog stadig olie-vand-grænsefladespænding i emulsionen, som ikke kan nå nul på grund af CMC eller opløselighedsbegrænsninger. Derfor er lotion et termodynamisk ustabilt system.

Grænsefladespændingen mellem olie og vand i mikroemulsioner er så lav, at den ikke kan måles. Det er et termodynamisk stabilt system. Dette opnås hovedsageligt ved at tilsætte en anden type overfladeaktivt stof med helt andre egenskaber (såsom moderat store alkoholer såsom pentanol, hexanol og heptanol, kendt som co-overfladeaktive stoffer), hvilket yderligere kan reducere grænsefladespændingen til et meget lille niveau, hvilket endda resulterer i øjeblikkelige negative værdier. Dette kan forklares med Gibbs' adsorptionsligning for flerkomponentsystemer.

 

3. Type emulsion

Type

Almindelig emulsion, den ene fase er vand eller vandig opløsning, og den anden er organisk materiale, der er uopløseligt i vand, såsom fedt, voks osv. Emulsioner dannet af vand og olie kan opdeles i tre typer:

(a) Olie-i-vand-type (O'W)
(e) Blandet mælk (V/O/V)
(b) Olie i vand-type (V/O)

(1) Olie/vand (0/W) emulsion, olie dispergeret i vand. Olie er en dispergeret fase (intern fase), og vand er en kontinuerlig fase (ekstern fase), olie-i-vand emulsion, som kan fortyndes med vand. Såsom mælk, sojamælk osv.

(2) Vand/olie (W/0) emulsion, vand dispergeret i olie. Vand er en dispergeret fase (intern fase), og olie er en kontinuerlig fase (ekstern fase) af vand-i-olie-emulsion. Denne type emulsion kan fortyndes med olie. Såsom kunstigt smør, råolie osv.

(3) Ringformede emulsioner, dannet ved alternerende dispersion af vand- og oliefaser lag for lag, findes hovedsageligt i to former: olie i vand og olie i olie 0/W/0 (dvs. vandfase med dispergerede oliedråber suspenderet i oliefase og vand i olie og vand i vand W/0/W (dvs. oliefase med dispergerede vanddråber suspenderet i vandfase). Denne type emulsion er sjælden og findes generelt i råolie.

 

Metode til kontrol af emulsionstype

(1) Fortyndingsmetode

Fortynd emulsionen med den samme væske som den kontinuerlige fase. Den vandopløselige emulsion er af olie/vand-typen, og den olieopløselige emulsion er af vand/olie-typen.
For eksempel kan mælk fortyndes med vand, men den kan ikke blandes med vegetabilsk olie. Det kan ses, at mælk er en olie/vand-emulsion.

(2) Ledende metode

Ledningsevnen af ​​vand og olie varierer meget, og ledningsevnen af ​​olie/vand-emulsion er hundredvis gange større end vand/olies. Derfor indsættes to elektroder i emulsionen, og neon forbindes i serie i sløjfen, og olie/vand-lampen lyser.

(3) Farvningsmetode

Tilsæt 2-3 dråber oliebaserede eller vandbaserede farvestoffer i reagensglasset, og vurder emulsionstypen ud fra, hvilken type farvestof der kan farve den kontinuerlige fase jævnt.

(4) Filterpapirbefugtningsmetode

Dryp lotionen på filterpapiret. Hvis væsken kan udvide sig hurtigt, og der er en lille dråbe tilbage i midten, er lotionen olie i vand; hvis lotiondråberne ikke udvider sig, er det olie i vand-typen.

(5) Optisk refraktionsmetode

Det forskellige brydningsindeks for vand og olie i forhold til lys bruges til at identificere emulsionstypen. Hvis emulsionen er olie i vand, spiller partiklerne en lysopsamlende rolle, og kun partiklernes venstre omrids kan ses med et mikroskop. Hvis emulsionen er vand i olie, spiller partiklerne en rolle som bygningsfejl, og kun partiklernes højre omrids kan ses med et mikroskop.

De vigtigste faktorer, der påvirker emulsionstypen

(1) Fasevolumen:

Fasevolumenteorien blev foreslået af Ostwald ud fra et geometrisk perspektiv. Synspunktet er, at hvis man antager, at lotionens flydende perler har samme størrelse og er stive kugler, kan fasevolumenfraktionen af ​​de flydende perler kun udgøre 74,02% af det samlede volumen, når de er tættest pakket. Hvis fasevolumenintegraltallet for de flydende perler er større end 74,02%, vil lotionen blive deformeret eller beskadiget.

(a) Ensartet dråberig luvvævet emulsion
(b) Ujævn dråbetæt stablingsemulsion
(c) Ikke-sfæriske væskedråber kræver stabling og emulsion (ustabile)

Tag O/W-typen emulsion som et eksempel. Hvis faseintegraltallet for olie er større end 74,02%, kan emulsionen kun danne W/0-typen. Når O/i-typen er mindre end 25,98%, og når fraktionen er 25,98% -74,02%, kan den danne enten 0/W- eller W0-typen.

 

Molekylstruktur og egenskaber af emulgatorer - kilteori

Kileteorien er baseret på emulgatorers rumlige struktur for at bestemme emulsionstypen. Kileteorien antyder, at tværsnitsarealerne af hydrofile og hydrofobe grupper i emulgatorer ikke er ens. Emulgatorers molekyler betragtes som kiler, hvor den ene ende er større og den anden mindre. Den mindre ende af emulgatoren kan indsættes i dråbens overflade som en kile og arrangeres retningsbestemt ved olie-vand-grænsefladen. Den hydrofile polære ende strækker sig ind i den vandige fase, mens den lipofile kulbrintekæde strækker sig ind i oliefasen, hvilket resulterer i øget grænsefladestyrke.

 

Indflydelse af emulgatormateriale på emulsionstype

Ud over indflydelsen fra faktorer som emulsionsmaterialer og emulsionsdannelsesbetingelser har eksterne forhold også indflydelse på emulsionstypen. For eksempel er emulsionsvæggens hydrofile og lipofile natur stærk, og O/W-emulsion er let at danne, når emulsionsvæggens hydrofile natur er stærk, mens W/0-emulsion er let at danne, når emulsionsvæggens lipofile natur er stærk. Årsagen er, at væsken skal opretholde et lag af kontinuerlig fase på væggen, så den ikke let dispergeres i flydende perler under omrøring. Glas er hydrofilt, mens plast er hydrofobt, så førstnævnte er tilbøjelig til at danne O/W-emulsioner, mens sidstnævnte er tilbøjelig til at danne W/0-emulsioner.

 

Teori om aggregeringshastighed for to faser

Koalescensteorien tager udgangspunkt i indflydelsen af ​​koalescenshastigheden af ​​de to typer dråber, der udgør emulsionen, på emulsionen og vurderer, at koalescenshastigheden af ​​de to typer dråber afhænger af koalescenshastigheden af ​​de to typer dråber, når emulsionen, hajen og dræben tilsammen dækker efterspørgslen.

 

Temperatur

En stigning i temperaturen vil sænke hydreringsgraden af ​​hydrofile grupper og derved reducere molekylernes hydrofilicitet. Derfor kan den 0/w-emulsion, der dannes ved lave temperaturer, omdannes til en W/0-emulsion ved opvarmning. Denne overgangstemperatur er den temperatur, hvor de hydrofile og lipofile egenskaber af det overfladeaktive stof når en passende ligevægt, kendt som faseovergangstemperaturen PIT.

Når koncentrationen af ​​emulgator imidlertid er stor nok til at overvinde indflydelsen fra emulgatormaterialets befugtningsegenskaber, afhænger den dannede emulsionstype kun af selve emulgatorens natur og har intet at gøre med karvæggens hydrofilicitet og lipofilicitet.