Normaal gesproken bestaat één fase van een emulsie uit water of een waterige oplossing, ook wel de waterige fase genoemd. De andere fase is een organische fase die niet mengbaar is met water; deze fase wordt ook wel de oliefase genoemd.

1. Classificatie

Drie classificatiemethoden:

1. Gecategoriseerd op bron: natuurlijke producten en synthetische producten;

2. Geclassificeerd op moleculair gewicht: emulgatoren met een laag moleculair gewicht (c10-c20) en emulgatoren met een hoog moleculair gewicht (c duizenden);

3. Afhankelijk van of het kan ioniseren in waterige oplossing, kan het worden onderverdeeld in het ionische type (anionen, kationen en anionen en kationen) en het niet-ionische type.

Dit is de meest gebruikte classificatiemethode.

 

2. De functie en het principe van emulgatoren

De belangrijkste functie van emulgatoren is het verlagen van de oppervlaktespanning van de twee te emulgeren vloeistoffen. Wanneer oppervlakteactieve stoffen als emulgatoren worden gebruikt, adsorbeert één uiteinde van hun hydrofobe groep aan het oppervlak van onoplosbare vloeistofdeeltjes (zoals olie), terwijl de hydrofiele groep zich naar het water uitstrekt. Oppervlakteactieve stoffen worden gericht op het oppervlak van vloeistofdeeltjes geplaatst om een ​​hydrofiele adsorptiefilm (grensvlakfilm) te vormen. Dit vermindert de wederzijdse aantrekkingskracht tussen druppels, verlaagt de oppervlaktespanning tussen twee fasen en bevordert de onderlinge dispersie om emulsies te vormen.

De concentratie oppervlakteactieve stof heeft een directe invloed op de sterkte van het interfaciale gezichtsmasker. Bij een hoge concentratie worden veel oppervlakteactieve moleculen aan het interfaciale masker geadsorbeerd, waardoor een dicht en sterk interfacial gezichtsmasker ontstaat.

Verschillende emulgatoren hebben een verschillend emulgerend effect, en de hoeveelheid die nodig is om het optimale emulgerende effect te bereiken, varieert ook. Over het algemeen geldt: hoe groter de moleculaire kracht van de emulgator die het grensvlakmasker vormt, hoe hoger de filmsterkte en hoe stabieler de lotion. Hoe kleiner de kracht, hoe lager de filmsterkte en hoe instabieler de emulsie.

Wanneer er polaire organische moleculen zoals vetalcohol, vetzuur en vetamine in het gezichtsmasker aanwezig zijn, wordt de sterkte van het membraan aanzienlijk verbeterd. Dit komt doordat emulgatormoleculen in de adsorptielaag van de interface een complex vormen met polaire moleculen zoals alcohol, zuur en amine, waardoor de sterkte van het interface-gezichtsmasker toeneemt.

De emulgator die uit meer dan twee oppervlakteactieve stoffen bestaat, is een gemengde emulgator. Door de sterke interactie tussen de moleculen wordt de grensvlakspanning aanzienlijk verlaagd, neemt de hoeveelheid emulgator die aan het grensvlak wordt geadsorbeerd aanzienlijk toe en nemen de dichtheid en sterkte van het gevormde grensvlakmasker toe.

Tijdens de vorming van een emulsie wordt de grensvlakspanning tussen olie en water sterk verminderd door de aanwezigheid van oppervlakteactieve stoffen, waardoor een stabiele emulsie ontstaat. Er is echter nog steeds een grensvlakspanning tussen olie en water in de emulsie die niet nul kan worden vanwege CMC- of oplosbaarheidsbeperkingen. Daarom is lotion een thermodynamisch instabiel systeem.

De grensvlakspanning tussen olie en water van een micro-emulsie is zo laag dat deze niet gemeten kan worden. Het is een thermodynamisch stabiel systeem. Dit wordt voornamelijk bereikt door de toevoeging van een tweede type oppervlakteactieve stof met volledig andere eigenschappen (zoals alcoholen van gemiddelde grootte zoals pentanol, hexanol en heptanol, ook wel co-oppervlakteactieve stoffen genoemd), die de grensvlakspanning verder kunnen verlagen tot een zeer laag niveau, zelfs resulterend in onmiddellijke negatieve waarden. Dit kan worden verklaard door de adsorptievergelijking van Gibbs voor systemen met meerdere componenten.

 

3. Type emulsie

Type

Gewone emulsie, één fase is water of een waterige oplossing, en de andere fase is organisch materiaal dat niet oplosbaar is in water, zoals vet, was, enz. Emulsies gevormd door water en olie kunnen worden onderverdeeld in drie typen:

(a) Olie in water type (O'W)
(e) Samengestelde melk (W/O/W)
(b) Olie in water type (W/O)

(1) Olie/water (0/W)-emulsie, olie gedispergeerd in water. Olie is een gedispergeerde fase (interne fase), en water is een continue fase (externe fase) olie-in-water-emulsie, die met water kan worden verdund. Zoals melk, sojamelk, enz.

(2) Water/olie (W/0)-emulsie, water gedispergeerd in olie. Water is een gedispergeerde fase (interne fase) en olie is een continue fase (externe fase) van water-in-olie-emulsie. Dit type emulsie kan verdund worden met olie, zoals kunstmatige boter, ruwe olie, enz.

(3)Ringvormige emulsies, gevormd door afwisselende dispersie van water- en oliefasen laag voor laag, komen voornamelijk in twee vormen voor: olie in water en olie in olie 0/W/0 (d.w.z. waterfase met verspreide oliedruppels gesuspendeerd in de oliefase en water in olie en water in water W/0/W (d.w.z. oliefase met verspreide waterdruppels gesuspendeerd in de waterfase). Dit type emulsie is zeldzaam en komt over het algemeen voor in ruwe olie.

 

Methode voor het controleren van het emulsietype

(1) Verdunningsmethode

Verdun de emulsie met dezelfde vloeistof als de continue fase. De in water oplosbare emulsie is van het type olie/water, en de in olie oplosbare emulsie is van het type water/olie.
Melk kan bijvoorbeeld verdund worden met water, maar niet met plantaardige olie. Melk is dus een O/W-emulsie.

(2) Geleidende methode

De geleidbaarheid van water en olie verschilt aanzienlijk, en de geleidbaarheid van een olie/water-emulsie is honderden keren groter dan die van water/olie. Daarom worden twee elektroden in de emulsie geplaatst en wordt neon in serie geschakeld in de lus, en brandt het olie/waterlampje.

(3) Kleuringsmethode

Voeg 2-3 druppels kleurstof op olie- of waterbasis toe aan het reageerbuisje en bepaal het type emulsie op basis van het type kleurstof dat de continue fase gelijkmatig kan kleuren.

(4) Methode voor het bevochtigen van filterpapier

Druppel de lotion op het filterpapier. Als de vloeistof snel kan uitzetten en er een klein druppeltje in het midden achterblijft, is de lotion olie in water. Als de lotiondruppels niet uitzetten, is het olie in water.

(5) Optische refractiemethode

De verschillende brekingsindex van water en olie ten opzichte van licht wordt gebruikt om het type emulsie te identificeren. Als de emulsie olie-in-water is, spelen de deeltjes een lichtopvangende rol en is alleen de linkeromtrek van de deeltjes zichtbaar onder een microscoop. Als de emulsie water-in-olie is, spelen de deeltjes een rol bij astigmatisme en is alleen de rechteromtrek van de deeltjes zichtbaar onder een microscoop.

De belangrijkste factoren die het type emulsie beïnvloeden

(1)Fasevolume:

De fasevolumetheorie werd door Ostwald vanuit een geometrisch perspectief voorgesteld. Uitgaande van de veronderstelling dat de vloeibare lotionbolletjes even groot zijn en stijve bolletjes vormen, kan het fasevolume van de vloeibare bolletjes slechts 74,02% van het totale volume uitmaken wanneer ze het dichtst gepakt zijn. Als het fasevolume-integer van de vloeibare bolletjes groter is dan 74,02%, zal de lotion vervormd of beschadigd raken.

(a) Uniforme druppelrijke poolgeweven emulsie
(b) Ongelijkmatige druppeldichte stapelemulsie
(c) Niet-bolvormige vloeistofdruppels vereisen stapeling en emulsie (onstabiel)

Neem bijvoorbeeld de O/W-type emulsie. Als het fase-integraalgetal van olie groter is dan 74,02%, kan de emulsie alleen een W/0-type vormen. Wanneer het O/i-type kleiner is dan 25,98% en wanneer de fractie 25,98% - 74,02% is, kan er zowel een 0/W- als een W0-type worden gevormd.

 

Moleculaire structuur en eigenschappen van emulgatoren - wigtheorie

De wigtheorie is gebaseerd op de ruimtelijke structuur van emulgatoren om het type emulsie te bepalen. De wigtheorie suggereert dat de dwarsdoorsneden van hydrofiele en hydrofobe groepen in emulgatoren niet gelijk zijn. De moleculen van emulgatoren worden beschouwd als wiggen, met één uiteinde groter en het andere kleiner. Het kleinere uiteinde van de emulgator kan als een wig in het oppervlak van de druppel worden geplaatst en in een bepaalde richting op het olie-watergrensvlak worden geplaatst. Het hydrofiele polaire uiteinde strekt zich uit tot in de waterige fase, terwijl de lipofiele koolwaterstofketen zich uitstrekt tot in de oliefase, wat resulteert in een verhoogde grensvlaksterkte.

 

Invloed van emulgatormateriaal op emulsietype

Naast de invloed van factoren zoals de samenstelling van de emulsie en de omstandigheden voor het vormen van de emulsie, hebben ook externe omstandigheden invloed op het type emulsie. Zo is de hydrofiele en lipofiele aard van de emulsiewand sterk, en is een O/W-emulsie gemakkelijk te vormen wanneer de hydrofiele aard van de emulsiewand sterk is, terwijl een W/O-emulsie gemakkelijk te vormen is wanneer de lipofiele aard van de emulsiewand sterk is. De reden hiervoor is dat de vloeistof een continue faselaag op de wand moet behouden, zodat deze tijdens het roeren niet gemakkelijk in vloeibare bolletjes kan worden gedispergeerd. Glas is hydrofiel, terwijl plastic hydrofoob is, waardoor glas de neiging heeft om O/W-emulsies te vormen, terwijl plastic de neiging heeft om W/O-emulsies te vormen.

 

Theorie van de aggregatiesnelheid van twee fasen

De theorie over de samenvoegingssnelheid gaat uit van de invloed van de samenvoegingssnelheid van de twee soorten druppels waaruit de emulsie bestaat op de emulsie. Hierbij wordt geoordeeld dat de samenvoegingssnelheid van de twee soorten druppels afhankelijk is van de samenvoegingssnelheid van de twee soorten druppels wanneer de emulsie, de haai en de prooi samen aan de vraag voldoen.

 

Temperatuur

Een temperatuurstijging verlaagt de hydratatiegraad van hydrofiele groepen, waardoor de hydrofiliciteit van moleculen afneemt. Daarom kan de 0/w-emulsie die bij lage temperaturen wordt gevormd, bij verhitting transformeren in een W/0-emulsie. Deze overgangstemperatuur is de temperatuur waarbij de hydrofiele en lipofiele eigenschappen van de oppervlakteactieve stof een geschikt evenwicht bereiken, bekend als de faseovergangstemperatuur (PIT).

Wanneer de concentratie emulgator echter groot genoeg is om de invloed van de bevochtigende eigenschappen van het emulgatormateriaal te overwinnen, hangt het type emulsie dat wordt gevormd alleen af ​​van de aard van de emulgator zelf en heeft het niets te maken met de hydrofiliciteit of lipofiliciteit van de vaatwand.