Vanligvis er én fase av emulsjonen vann eller vandig løsning, som kalles vandig fase; Den andre fasen er en organisk fase som ikke er blandbar med vann, kjent som oljefasen.

1. Klassifisering

Tre klassifiseringsmetoder:

1. Klassifisert etter kilde: naturprodukter og syntetiske produkter;

2. Klassifisert etter molekylvekt: emulgatorer med lav molekylvekt (c10-c20) og emulgatorer med høy molekylvekt (c tusen);

3. Avhengig av om den kan ionisere i vandig løsning, kan den deles inn i ionisk type (anioner, kationer, og anioner og kationer) og ikke-ionisk type.

Dette er den mest brukte klassifiseringsmetoden.

 

2. Funksjonen og prinsippet til emulgatorer

Hovedfunksjonen til emulgatorer er å redusere overflatespenningen til de to væskene som emulgeres. Når overflateaktive stoffer brukes som emulgatorer, adsorberer den ene enden av den hydrofobe gruppen seg på overflaten av uoppløselige væskepartikler (som olje), mens den hydrofile gruppen strekker seg mot vannet. Overflateaktive stoffer er retningsbestemt anordnet på overflaten av væskepartikler for å danne en hydrofil adsorpsjonsfilm (grensesnittfilm), for å redusere den gjensidige tiltrekningen mellom dråpene, redusere overflatespenningen mellom to faser og fremme gjensidig dispersjon for å danne emulsjoner.

Konsentrasjonen av overflateaktivt middel har en direkte innvirkning på styrken til grensesnittmasken. Ved høy konsentrasjon adsorberes mange overflateaktive molekyler på grensesnittet, noe som danner en tett og sterk grensesnittmaske.

Ulike emulgatorer har forskjellige emulgeringseffekter, og mengden som kreves for å oppnå optimal emulgeringseffekt varierer også. Generelt sett, jo større molekylær kraft emulgatoren som danner grensemasken har, desto høyere filmstyrke og desto mer stabil er lotionen. Tvert imot, jo mindre kraften er, desto lavere filmstyrke og desto mer ustabil er emulsjonen.

Når det er polare organiske molekyler som fettalkohol, fettsyre og fettamin i ansiktsmasken, forbedres membranens styrke betydelig. Dette skyldes at emulgatormolekyler samhandler med polare molekyler som alkohol, syre og amin i grensesnittets adsorpsjonslag for å danne et kompleks, noe som øker styrken til grensesnittets ansiktsmaske.

Emulgatoren som består av mer enn to overflateaktive stoffer er en blandet emulgator. På grunn av den sterke interaksjonen mellom molekylene reduseres grenseflatespenningen betydelig, mengden emulgator som absorberes på grenseflaten økes betydelig, og tettheten og styrken til den dannede grenseflatemasken økes.

Under dannelsen av emulsjonen reduseres grenseflatespenningen mellom olje og vann kraftig på grunn av deltakelse av overflateaktive stoffer, og det blir en stabil emulsjon. Imidlertid er det fortsatt en olje-vann-grenseflatespenning i emulsjonen som ikke kan nå null på grunn av CMC eller løselighetsbegrensninger. Derfor er lotion et termodynamisk ustabilt system.

Grenseflatespenningen mellom olje og vann i mikroemulsjon er så lav at den ikke kan måles. Det er et termodynamisk stabilt system. Dette oppnås hovedsakelig ved å tilsette en annen type overflateaktivt middel med helt andre egenskaper (som moderat store alkoholer som pentanol, heksanol og heptanol, kjent som ko-overflateaktive stoffer), som ytterligere kan redusere grenseflatespenningen til et svært lite nivå, til og med resultere i umiddelbare negative verdier. Dette kan forklares med Gibbs' adsorpsjonsligning for flerkomponentsystemer.

 

3. Type emulsjon

Type

Vanlig emulsjon, den ene fasen er vann eller vandig løsning, og den andre er organisk materiale som er uløselig i vann, slik som fett, voks, etc. Emulsjon dannet av vann og olje kan deles inn i tre typer:

(a) Olje-i-vann-type (O'W)
(e) Melkeblanding (V/O/V)
(b) Olje i vann-type (V/O)

(1) Olje/vann (0/W)-emulsjon, olje dispergert i vann. Olje er en dispergert fase (intern fase), og vann er en kontinuerlig fase (ekstern fase) olje-i-vann-emulsjon, som kan fortynnes med vann. Slik som melk, soyabønnemelk, osv.

(2) Vann/olje (W/0)-emulsjon, vann dispergert i olje. Vann er en dispergert fase (intern fase) og olje er en kontinuerlig fase (ekstern fase) av vann-i-olje-emulsjon. Denne typen emulsjon kan fortynnes med olje. For eksempel kunstig smør, råolje osv.

(3) Ringformede emulsjoner, dannet ved vekslende dispersjon av vann- og oljefaser lag for lag, finnes hovedsakelig i to former: olje i vann og olje i olje 0/W/0 (dvs. vannfase med dispergerte oljedråper suspendert i oljefase og vann i olje og vann i vann W/0/W (dvs. oljefase med dispergerte vanndråper suspendert i vannfase). Denne typen emulsjon er sjelden og finnes vanligvis i råolje.

 

Metode for å kontrollere emulsjonstype

(1) Fortynningsmetode

Fortynn emulsjonen med samme væske som den kontinuerlige fasen. Den vannløselige emulsjonen er av olje/vann-typen, og den oljeløselige emulsjonen er av vann/olje-typen.
For eksempel kan melk fortynnes med vann, men den kan ikke blandes med vegetabilsk olje. Det kan sees at melk er en olje/vann-emulsjon.

(2) Konduktiv metode

Ledningsevnen til vann og olje er svært forskjellig, og ledningsevnen til olje/vann-emulsjonen er hundrevis av ganger større enn den til vann/olje. Derfor settes to elektroder inn i emulsjonen, og neon kobles i serie i sløyfen, og olje/vann-lampen lyser.

(3) Fargingsmetode

Tilsett 2–3 dråper oljebaserte eller vannbaserte fargestoffer i reagensrøret, og vurder emulsjonstypen ut fra hvilken type fargestoff som kan gi den kontinuerlige fasen en jevn farge.

(4) Fuktingsmetoden for filterpapir

Drypp lotionen på filterpapiret. Hvis væsken kan utvide seg raskt og en liten dråpe blir igjen i midten, er lotionen olje i vann; hvis lotiondråpene ikke utvider seg, er det olje i vann-typen.

(5) Optisk refraksjonsmetode

Den forskjellige brytningsindeksen til vann og olje i forhold til lys brukes til å identifisere emulsjonstypen. Hvis emulsjonen er olje i vann, spiller partiklene en lyssamlende rolle, og bare den venstre omrisset av partiklene kan sees med et mikroskop. Hvis emulsjonen er vann i olje, spiller partiklene en rolle som astigmatisme, og bare den høyre omrisset av partiklene kan sees med et mikroskop.

De viktigste faktorene som påvirker emulsjonstypen

(1) Fasevolum:

Fasevolumteorien ble foreslått av Ostwald fra et geometrisk perspektiv. Synspunktet er at hvis man antar at de flytende perlene i lotionen har samme størrelse og er stive kuler, kan fasevolumfraksjonen av de flytende perlene bare utgjøre 74,02 % av det totale volumet når de er tettest pakket. Hvis fasevolumintegraltallet til de flytende perlene er større enn 74,02 %, vil lotionen bli deformert eller skadet.

(a) Jevn dråperik luvvevd emulsjon
(b) Ujevn dråpetett stablingsemulsjon
(c) Ikke-sfæriske væskedråper krever stabling og emulsjon (ustabile)

Ta O/W-type-emulsjonen som et eksempel. Hvis faseintegraltallet til oljen er større enn 74,02 %, kan emulsjonen bare danne W/0-typen. Når O/i-typen er mindre enn 25,98 %, og når fraksjonen er 25,98 % -74,02 %, kan den danne enten 0/W- eller W0-typen.

 

Molekylstruktur og egenskaper til emulgatorer - kilteori

Kileteorien er basert på den romlige strukturen til emulgatorer for å bestemme emulsjonstypen. Kileteorien antyder at tverrsnittsarealene til hydrofile og hydrofobe grupper i emulgatorer ikke er like. Molekylene i emulgatorer betraktes som kiler, med den ene enden større og den andre mindre. Den mindre enden av emulgatoren kan settes inn i overflaten av dråpen som en kile og arrangeres i en retningsbestemt måte ved olje-vann-grensesnittet. Den hydrofile polare enden strekker seg inn i den vandige fasen, mens den lipofile hydrokarbonkjeden strekker seg inn i oljefasen, noe som resulterer i økt grenseflatestyrke.

 

Påvirkning av emulgatormateriale på emulsjonstype

I tillegg til påvirkningen fra faktorer som emulsjonsmaterialer og emulsjonsdannende forhold, har eksterne forhold også en innvirkning på emulsjonstypen. For eksempel er den hydrofile og lipofile naturen til emulsjonsveggen sterk, og O/W-emulsjon er lett å danne når den hydrofile naturen til emulsjonsveggen er sterk, mens W/0-emulsjon er lett å danne når den lipofile naturen til emulsjonsveggen er sterk. Årsaken er at væsken må opprettholde et lag med kontinuerlig fase på veggen, slik at den ikke lett dispergeres i væskekuler under omrøring. Glass er hydrofilt, mens plast er hydrofobt, så førstnevnte er tilbøyelig til å danne O/W-emulsjoner, mens sistnevnte er tilbøyelig til å danne W/0-emulsjoner.

 

Teori om aggregeringshastighet i to faser

Koalescenshastighetsteorien starter fra påvirkningen av koalescenshastigheten til de to typene dråper som utgjør emulsjonen på emulsjonen, og vurderer at koalescenshastigheten til de to typene dråper avhenger av koalescenshastigheten til de to typene dråper når emulsjonen, haien og drepen sammen dekker etterspørselen.

 

Temperatur

En økning i temperaturen vil senke hydreringsgraden til hydrofile grupper, og dermed redusere molekylenes hydrofilisitet. Derfor kan 0/w-emulsjonen som dannes ved lave temperaturer omdannes til en W/0-emulsjon ved oppvarming. Denne overgangstemperaturen er temperaturen der de hydrofile og lipofile egenskapene til det overflateaktive stoffet når en passende likevekt, kjent som faseovergangstemperaturen PIT.

Når konsentrasjonen av emulgator imidlertid er stor nok til å overvinne påvirkningen fra fuktingsegenskapene til emulgatormaterialet, avhenger typen emulsjon som dannes bare av selve emulgatorens natur og har ingenting å gjøre med hydrofilisiteten og lipofilisiteten til karveggen.