Фактори, определящи стабилността на емулсиите
В практически приложения, стабилността на емулсията се отнася до способността на капчиците от диспергираната фаза да устояват на коалесценция. Сред показателите за измерване на стабилността на емулсията, скоростта на коалесценция между диспергираните капчици е от първостепенно значение; тя може да се определи чрез измерване на това как броят на капчиците на единица обем се променя с течение на времето. Тъй като капчиците в емулсията се сливат в по-големи и в крайна сметка водят до разкъсване, скоростта на този процес зависи главно от следните фактори: физичните свойства на междуфазовия филм, електростатичното отблъскване между капчиците, стеричното затруднение от полимерните филми, вискозитетът на непрекъснатата фаза, размера и разпределението на капчиците, съотношението на обема на фазите, температурата и т.н.
От тях най-критични са физическата природа на междуфазовия филм, електрическите взаимодействия и стеричната пречка.
(1) Физични свойства на межфазовия филм
Сблъсъкът между капчици от дисперсна фаза е предпоставка за коалесценция. Коалесценцията протича непрекъснато, свивайки малките капчици в по-големи, докато емулсията се разруши. В процеса на сблъсък и сливане, механичната якост на междинния филм на капката е основният определящ фактор за стабилността на емулсията. За да се придаде на междинния филм значителна механична якост, той трябва да бъде кохерентен филм - съставните му повърхностноактивни молекули са свързани помежду си чрез силни странични сили. Филмът трябва също така да притежава добра еластичност, така че когато възникнат локализирани повреди от сблъсъци на капчици, той да може спонтанно да се поправи.
(2) Електрически взаимодействия
Повърхностите на капките в емулсиите могат да придобият определени заряди по различни причини: йонизация на йонни повърхностноактивни вещества, адсорбция на специфични йони върху повърхността на капката, триене между капките и околната среда и др. В емулсиите масло-във-вода (O/W) зареждането на капките играе жизненоважна роля за предотвратяване на агрегацията, коалесценцията и евентуалното им разкъсване. Според теорията за колоидната стабилност, силите на ван дер Ваалс привличат капките заедно; но когато капките се приближат достатъчно близо, за да се припокрият повърхностните им двойни слоеве, електростатичното отблъскване възпрепятства по-нататъшното сближаване. Ясно е, че ако отблъскването надделява над привличането, капките са по-малко склонни да се сблъскват и коалесцират и емулсията остава стабилна; в противен случай следва коалесценция и разкъсване.
Що се отнася до емулсиите вода в масло (W/O), водните капчици носят малък заряд и тъй като непрекъснатата фаза има ниска диелектрична константа и дебел двоен слой, електростатичните ефекти оказват само незначително влияние върху стабилността.
(3) Стерична стабилизация
Когато полимерите служат като емулгатори, межфазният слой става значително по-дебел, образувайки здрав лиофилен щит около всяка капчица – пространствена бариера, която пречи на капчиците да се приближат и да осъществят контакт. Лиофилната природа на полимерните молекули също така улавя значително количество течност в непрекъсната фаза в защитния слой, правейки го гелообразен. Следователно, межфазната област показва повишен межфазен вискозитет и благоприятна вискоеластичност, което помага за предотвратяване на сливането на капчиците и запазване на стабилността. Дори и да се получи известна коалесценция, полимерните емулгатори често се събират на намалената граница на раздела във влакнести или кристални форми, удебелявайки межфазния филм и по този начин предотвратявайки по-нататъшна коалесценция.
(4) Равномерност на разпределението на размера на капките
Когато даден обем диспергирана фаза се раздроби на капчици с различни размери, системата, състояща се от по-големи капчици, има по-малка обща повърхност на интерфейса и по този начин по-ниска енергия на интерфейса, което води до по-голяма термодинамична стабилност. В емулсия, където едновременно съществуват капчици с големи и малки размери, малките капчици са склонни да се свиват, докато големите растат. Ако тази прогресия продължи безконтролно, в крайна сметка ще настъпи раздробяване. Следователно, емулсия с тясно, равномерно разпределение на размера на капчиците е по-стабилна от такава, чийто среден размер на капчиците е същият, но чийто диапазон на размерите е широк.
(5) Влияние на температурата
Температурните промени могат да променят междуфазовото напрежение, свойствата и вискозитета на междуфазовия филм, относителната разтворимост на емулгатора в двете фази, налягането на парите на течните фази и топлинното движение на диспергираните капчици. Всички тези промени могат да повлияят на стабилността на емулсията и дори да предизвикат фазова инверсия или разкъсване.
Време на публикуване: 27 ноември 2025 г.