Faktore wat die stabiliteit van emulsies beheer
In praktiese toepassings verwys die stabiliteit van 'n emulsie na die vermoë van die verspreide fasedruppels om koalesensie te weerstaan. Onder die maatstawwe vir die bepaling van emulsiestabiliteit, is die tempo van koalesensie tussen verspreide druppels van die grootste belang; dit kan bepaal word deur te meet hoe die aantal druppels per volume-eenheid oor tyd verander. Soos druppels in die emulsie in groter druppels saamsmelt en uiteindelik tot breek lei, hang die spoed van hierdie proses hoofsaaklik af van die volgende faktore: die fisiese eienskappe van die tussenvlakfilm, elektrostatiese afstoting tussen druppels, steriese hindernis van polimeerfilms, viskositeit van die kontinue fase, druppelgrootte en -verspreiding, fasevolumeverhouding, temperatuur, ensovoorts.
Hiervan is die fisiese aard van die tussenvlakfilm, elektriese interaksies en steriese hindering die belangrikste.
(1) Fisiese Eienskappe van die Tussenvlakfilm
Botsing tussen druppels in verspreide fases is die voorvereiste vir koalesensie. Koalesensie gaan onophoudelik voort en krimp klein druppels in groter druppels totdat die emulsie breek. Tydens die botsing en samesmelting staan die meganiese sterkte van die druppel se tussenvlakfilm as die belangrikste bepaler van emulsiestabiliteit. Om die tussenvlakfilm aansienlike meganiese sterkte te gee, moet dit 'n samehangende film wees - die samestellende oppervlakaktiewe molekules word deur sterk laterale kragte saamgebind. Die film moet ook goeie elastisiteit besit, sodat wanneer gelokaliseerde skade as gevolg van druppelbotsings voorkom, dit spontaan homself kan herstel.
(2) Elektriese Interaksies
Druppeloppervlaktes in emulsies kan om verskeie redes sekere ladings verkry: ionisasie van ioniese oppervlakaktiewe stowwe, adsorpsie van spesifieke ione op die druppeloppervlak, wrywing tussen druppels en die omliggende medium, ens. In olie-in-water (O/W) emulsies speel die lading van druppels 'n belangrike rol in die voorkoming van aggregasie, koalesensie en uiteindelike breek. Volgens die kolloïedstabiliteitsteorie trek van der Waals-kragte druppels nader; maar wanneer druppels nou genoeg nader kom sodat hul dubbele oppervlaklae oorvleuel, belemmer elektrostatiese afstoting verdere nabyheid. Dit is duidelik dat, as afstoting swaarder weeg as aantrekking, druppels minder geneig is om te bots en saam te smelt, en die emulsie bly stabiel; andersins vind koalesensie en breek plaas.
Wat water-in-olie (W/O) emulsies betref, dra waterdruppels min lading, en omdat die kontinue fase 'n lae diëlektriese konstante en 'n dik dubbellaag het, oefen elektrostatiese effekte slegs 'n geringe invloed op stabiliteit uit.
(3) Steriese Stabilisering
Wanneer polimere as emulgeermiddels dien, word die tussenvlaklaag aansienlik dikker en vorm dit 'n robuuste liofiliese skild om elke druppel - 'n ruimtelike versperring wat verhinder dat druppels naby kom en kontak maak. Die liofiliese aard van polimeermolekules vang ook 'n aansienlike hoeveelheid kontinue fase vloeistof binne die beskermende laag vas, wat dit gel-agtig maak. Gevolglik vertoon die tussenvlakgebied verhoogde tussenvlakviskositeit en gunstige viskoelastisiteit, wat help om druppelsamesmelting te voorkom en stabiliteit te behou. Selfs al vind 'n mate van koalesensie plaas, versamel polimeer-emulgeermiddels dikwels by die verminderde koppelvlak in veselagtige of kristallyne vorms, wat die tussenvlakfilm verdik en sodoende verdere koalesensie voorkom.
(4) Eenvormigheid van Druppelgrootteverspreiding
Wanneer 'n gegewe volume van die verspreide fase in druppels van verskillende groottes gebreek word, het die stelsel wat groter druppels bevat 'n kleiner totale tussenvlakarea en dus laer tussenvlakenergie, wat groter termodinamiese stabiliteit verleen. In 'n emulsie waar druppels van beide groot en klein groottes saambestaan, is klein druppels geneig om te krimp terwyl grotes groei. As hierdie progressie ongehinderd voortduur, sal breek uiteindelik plaasvind. Dus is 'n emulsie met 'n nou, eenvormige druppelgrootteverspreiding meer stabiel as een waarvan die gemiddelde druppelgrootte dieselfde is, maar waarvan die groottebereik wyd is.
(5) Invloed van temperatuur
Temperatuurvariasies kan die tussenvlakspanning, die eienskappe en viskositeit van die tussenvlakfilm, die relatiewe oplosbaarheid van die emulgator in die twee fases, die dampdruk van die vloeistoffases en die termiese beweging van verspreide druppels verander. Al hierdie veranderinge kan die emulsiestabiliteit beïnvloed en kan selfs fase-inversie of -breking veroorsaak.
Plasingstyd: 27 Nov 2025