Faktori koji utiču na stabilnost emulzija
U praktičnim primjenama, stabilnost emulzije odnosi se na sposobnost kapljica dispergovane faze da se odupru koalescenciji. Među metrikama za mjerenje stabilnosti emulzije, brzina koalescencije među dispergovanim kapljicama je najvažnija; može se odrediti mjerenjem kako se broj kapljica po jedinici volumena mijenja tokom vremena. Kako se kapljice u emulziji spajaju u veće i na kraju dovode do lomljenja, brzina ovog procesa uglavnom zavisi od sljedećih faktora: fizičkih svojstava međufaznog filma, elektrostatičkog odbijanja između kapljica, sterne smetnje od polimernih filmova, viskoznosti kontinuirane faze, veličine i distribucije kapljica, odnosa volumena faza, temperature i tako dalje.
Od njih, fizička priroda međufaznog filma, električne interakcije i sterička prepreka su najvažniji.
(1) Fizička svojstva međufaznog filma
Sudar među kapljicama disperzne faze je preduslov za koalescenciju. Koalescencija se neprestano odvija, smanjujući male kapljice u veće sve dok se emulzija ne razbije. Tokom sudara i spajanja, mehanička čvrstoća međufaznog filma kapljice predstavlja najvažniji faktor stabilnosti emulzije. Da bi međufazni film imao značajnu mehaničku čvrstoću, mora biti koherentan - njegove sastavne molekule surfaktanta povezane su jakim bočnim silama. Film također mora posjedovati dobru elastičnost, tako da kada dođe do lokalizovanog oštećenja usljed sudara kapljica, može se spontano popraviti.
(2) Električne interakcije
Površine kapljica u emulzijama mogu steći određena naboja iz različitih razloga: ionizacija ionskih surfaktanata, adsorpcija specifičnih iona na površinu kapljice, trenje između kapljica i okolnog medija itd. U emulzijama ulje u vodi (O/W), naboj kapljica igra vitalnu ulogu u sprječavanju agregacije, koalescencije i eventualnog lomljenja. Prema teoriji stabilnosti koloida, van der Waalsove sile privlače kapljice jedna drugoj; međutim, kada se kapljice dovoljno približe da se njihovi površinski dvostruki slojevi preklapaju, elektrostatičko odbijanje ometa daljnje zbližavanje. Jasno je da, ako odbijanje nadmašuje privlačenje, kapljice su manje sklone sudaranju i koalescenciji, a emulzija ostaje stabilna; u suprotnom, dolazi do koalescencije i lomljenja.
Što se tiče emulzija voda-u-ulju (W/O), kapljice vode nose malo naboja, a budući da kontinuirana faza ima nisku dielektričnu konstantu i debeli dvostruki sloj, elektrostatički efekti imaju samo mali utjecaj na stabilnost.
(3) Sterička stabilizacija
Kada polimeri služe kao emulgatori, međufazni sloj postaje znatno deblji, formirajući robusni liofilni štit oko svake kapljice - prostornu barijeru koja sprječava kapljice da se približe i uspostave kontakt. Liofilna priroda polimernih molekula također zarobljava značajnu količinu tekućine kontinuirane faze unutar zaštitnog sloja, čineći ga gel-sličnim. Posljedično, međufazno područje pokazuje povećanu međufaznu viskoznost i povoljnu viskoelastičnost, što pomaže u sprječavanju spajanja kapljica i očuvanju stabilnosti. Čak i ako dođe do određene koalescencije, polimerni emulgatori se često okupljaju na smanjenoj granici u vlaknastim ili kristalnim oblicima, zadebljujući međufazni film i time sprječavajući daljnju koalescenciju.
(4) Ujednačenost raspodjele veličine kapljica
Kada se data zapremina disperzne faze razbije na kapljice različitih veličina, sistem koji se sastoji od većih kapljica ima manju ukupnu površinu na granici faza i stoga nižu energiju na granici faza, što daje veću termodinamičku stabilnost. U emulziji u kojoj koegzistiraju kapljice i velikih i malih veličina, male kapljice imaju tendenciju smanjenja, dok velike rastu. Ako se ovaj napredak nastavi nekontrolisano, na kraju će doći do razbijanja. Stoga je emulzija sa uskom, ujednačenom raspodjelom veličine kapljica stabilnija od one čija je prosječna veličina kapljica ista, ali čiji je raspon veličina širok.
(5) Utjecaj temperature
Varijacije temperature mogu promijeniti međufazni napon, svojstva i viskoznost međufaznog filma, relativnu topljivost emulgatora u dvije faze, napon pare tečnih faza i termičko kretanje dispergiranih kapljica. Sve ove promjene mogu utjecati na stabilnost emulzije i čak izazvati faznu inverziju ili prekid.
Vrijeme objave: 27. novembar 2025.