Ο μηχανισμός των απογαλακτωματοποιητών αργού πετρελαίου βασίζεται στην αρχή μεταφοράς φάσης-αντίστροφης παραμόρφωσης. Με την προσθήκη ενός απογαλακτωματοποιητή, συμβαίνει μια μετάβαση φάσης: δημιουργούνται επιφανειοδραστικές ουσίες ικανές να δημιουργήσουν έναν τύπο γαλακτώματος αντίθετο από αυτόν που σχηματίζεται από τον γαλακτωματοποιητή (γνωστές ως απογαλακτωματοποιητές αντίστροφης φάσης). Τέτοιοι απογαλακτωματοποιητές αντιδρούν με υδρόφοβους γαλακτωματοποιητές για να σχηματίσουν σύμπλοκα, αφαιρώντας έτσι από τον γαλακτωματοποιητή την γαλακτωματοποιητική του ικανότητα.
Ένας άλλος μηχανισμός είναι η ρήξη της διεπιφανειακής μεμβράνης που προκαλείται από σύγκρουση. Υπό συνθήκες θέρμανσης ή ανάδευσης, ο απογαλακτωματοποιητής έχει άφθονες ευκαιρίες να συγκρουστεί με τη διεπιφανειακή μεμβράνη του γαλακτώματος, είτε προσροφώντας την σε αυτήν είτε εκτοπίζοντας και αντικαθιστώντας τμήματα των επιφανειοδραστικών ουσιών, διαρρηγνύοντας έτσι τη μεμβράνη. Αυτό μειώνει δραστικά τη σταθερότητα, προκαλώντας συσσωμάτωση και συγχώνευση που οδηγούν σε απογαλακτωματοποίηση.
Τα γαλακτώματα αργού πετρελαίου εμφανίζονται συχνά στην παραγωγή και διύλιση προϊόντων πετρελαίου. Τα περισσότερα πρωτογενή αργά πετρέλαια στον κόσμο λαμβάνονται σε γαλακτωματοποιημένη κατάσταση. Ένα γαλάκτωμα αποτελείται από τουλάχιστον δύο μη αναμίξιμα υγρά, το ένα εκ των οποίων είναι λεπτώς διασκορπισμένο —σταγονίδια διαμέτρου περίπου 1 μm— μέσα στο άλλο.
Ένα από αυτά τα υγρά είναι συνήθως νερό, ενώ το άλλο συνήθως πετρέλαιο. Το πετρέλαιο μπορεί να είναι τόσο λεπτοδιασπαρμένο στο νερό ώστε το γαλάκτωμα να γίνει τύπου ελαίου-σε-νερό (O/W), όπου το νερό είναι η συνεχής φάση και το πετρέλαιο η διασπαρμένη φάση. Αντίθετα, εάν το πετρέλαιο σχηματίζει τη συνεχή φάση και το νερό τη διασπαρμένη φάση, το γαλάκτωμα είναι τύπου νερού-σε-πετρέλαιο (W/O)—τα περισσότερα γαλακτώματα αργού πετρελαίου ανήκουν σε αυτή την τελευταία κατηγορία.
Τα μόρια νερού έλκονται μεταξύ τους, όπως και τα μόρια λαδιού. Ωστόσο, μεταξύ των μεμονωμένων μορίων νερού και λαδιού υπάρχει μια απωστική δύναμη που ενεργεί στη διεπαφή τους. Η επιφανειακή τάση ελαχιστοποιεί την επιφάνεια της διεπιφάνειας, επομένως τα σταγονίδια σε ένα γαλάκτωμα W/O τείνουν προς τη σφαιρικότητα. Επιπλέον, τα μεμονωμένα σταγονίδια ευνοούν τη συσσωμάτωση, της οποίας η συνολική επιφάνεια είναι μικρότερη από το άθροισμα των ξεχωριστών επιφανειών των σταγονιδίων. Έτσι, ένα γαλάκτωμα καθαρού νερού και καθαρού λαδιού είναι εγγενώς ασταθές: η διασπαρμένη φάση έλκεται προς τη συγχώνευση, σχηματίζοντας δύο ξεχωριστά στρώματα μόλις αντιμετωπιστεί η απώθηση της διεπιφάνειας - για παράδειγμα, με τη συσσώρευση ειδικών χημικών ουσιών στη διεπαφή, η οποία μειώνει την επιφανειακή τάση. Τεχνολογικά, πολλές εφαρμογές αξιοποιούν αυτό το φαινόμενο προσθέτοντας γνωστούς γαλακτωματοποιητές για την παραγωγή σταθερών γαλακτωμάτων. Οποιαδήποτε ουσία που σταθεροποιεί ένα γαλάκτωμα με αυτόν τον τρόπο πρέπει να διαθέτει μια χημική δομή που επιτρέπει την ταυτόχρονη αλληλεπίδραση με μόρια νερού και λαδιού - δηλαδή, θα πρέπει να περιέχει μια υδρόφιλη ομάδα και μια υδρόφοβη ομάδα.
Τα γαλακτώματα αργού πετρελαίου οφείλουν τη σταθερότητά τους σε φυσικές ουσίες μέσα στο πετρέλαιο, οι οποίες συχνά φέρουν πολικές ομάδες όπως καρβοξυλικές ή φαινολικές ομάδες. Αυτά μπορεί να υπάρχουν ως διαλύματα ή κολλοειδείς διασπορές, ασκώντας ιδιαίτερη επίδραση όταν συνδέονται με τις διεπιφάνειες. Σε τέτοιες περιπτώσεις, τα περισσότερα σωματίδια διασπείρονται στη φάση του ελαίου και συσσωρεύονται στη διεπιφάνεια λαδιού-νερού, ευθυγραμμιζόμενα δίπλα-δίπλα με τις πολικές ομάδες τους που είναι προσανατολισμένες προς το νερό. Έτσι, σχηματίζεται ένα φυσικά σταθερό διεπιφανειακό στρώμα, παρόμοιο με ένα στερεό περίβλημα που μοιάζει με σωματιδιακό στρώμα ή κρυσταλλικό πλέγμα παραφίνης. Με γυμνό μάτι, αυτό εκδηλώνεται ως μια επίστρωση που περιβάλλει το διεπιφανειακό στρώμα. Αυτός ο μηχανισμός εξηγεί τη γήρανση των γαλακτωμάτων αργού πετρελαίου και τη δυσκολία θραύσης τους.
Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα σχετικά με τους μηχανισμούς απογαλακτωματοποίησης γαλακτωμάτων αργού πετρελαίου έχει επικεντρωθεί σε μεγάλο βαθμό στην έρευνα σε λεπτή κλίμακα των διεργασιών συγχώνευσης σταγονιδίων και στην επίδραση των απογαλακτωματοποιητών στις ρεολογικές ιδιότητες της διεπιφάνειας. Ωστόσο, επειδή η δράση των απογαλακτωματοποιητών στα γαλακτώματα είναι εξαιρετικά πολύπλοκη και παρά τις εκτεταμένες μελέτες σε αυτόν τον τομέα, δεν έχει προκύψει ενιαία θεωρία για τον μηχανισμό απογαλακτωματοποίησης.
Διάφοροι μηχανισμοί είναι σήμερα αναγνωρισμένοι:
③ Μηχανισμός διαλυτοποίησης – Ένα μόνο μόριο ή μερικά μόρια του απογαλακτωματοποιητή μπορούν να σχηματίσουν μικκύλια. Αυτά τα μακρομοριακά πηνία ή μικκύλια διαλυτοποιούν μόρια γαλακτωματοποιητή, επιταχύνοντας την αποικοδόμηση του γαλακτωματοποιημένου αργού πετρελαίου.
④ Μηχανισμός αναδιπλωμένης παραμόρφωσης – Μικροσκοπικές παρατηρήσεις αποκαλύπτουν ότι τα γαλακτώματα W/O διαθέτουν διπλά ή πολλαπλά κελύφη νερού, με κελύφη ελαίου να βρίσκονται ανάμεσά τους. Υπό τις συνδυασμένες επιδράσεις της θέρμανσης, της ανάδευσης και της δράσης απογαλακτωματοποιητή, τα εσωτερικά στρώματα των σταγονιδίων αλληλοσυνδέονται, οδηγώντας σε συγχώνευση και απογαλακτωματοποίηση των σταγονιδίων.
Επιπλέον, η εγχώρια έρευνα σχετικά με τους μηχανισμούς απογαλακτωματοποίησης για συστήματα γαλακτωματοποίησης αργού πετρελαίου O/W υποδηλώνει ότι ένας ιδανικός απογαλακτωματοποιητής πρέπει να πληροί τα ακόλουθα κριτήρια: ισχυρή επιφανειακή δραστικότητα, καλή απόδοση διαβροχής, επαρκή ισχύ συσσωμάτωσης και αποτελεσματική ικανότητα συγχώνευσης.
Οι απογαλακτωματοποιητές διατίθενται σε μεγάλη ποικιλία· ταξινομούνται ανάλογα με τον τύπο των επιφανειοδραστικών ουσιών και περιλαμβάνουν κατιονικές, ανιονικές, μη ιονικές και διπολικές ποικιλίες.
Ανιονικοί απογαλακτωματοποιητές: καρβοξυλικά, σουλφονικά, θειικοί εστέρες πολυοξυαιθυλενικών λιπαρών οξέων, κ.λπ. — τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν υψηλή δοσολογία, χαμηλή αποτελεσματικότητα και ευαισθησία σε μειωμένη απόδοση παρουσία ηλεκτρολυτών.
Κατιονικοί απογαλακτωματοποιητές: κυρίως τεταρτοταγή άλατα αμμωνίου—αποτελεσματικά για ελαφρά έλαια αλλά ακατάλληλα για βαριά ή παλαιωμένα έλαια.
Μη ιονικοί απογαλακτωματοποιητές: συμπολυμερή κατά συστάδες που ενεργοποιούνται από αμίνες· συμπολυμερή κατά συστάδες που ενεργοποιούνται από αλκοόλες· συμπολυμερή κατά συστάδες ρητίνης αλκυλοφαινόλης-φορμαλδεΰδης· συμπολυμερή κατά συστάδες ρητίνης φαινόλης-αμίνης-φορμαλδεΰδης· απογαλακτωματοποιητές με βάση τη σιλικόνη· απογαλακτωματοποιητές εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους· πολυφωσφορικά· τροποποιημένα συμπολυμερή κατά συστάδες· και διπολικοί απογαλακτωματοποιητές που αντιπροσωπεύονται από απογαλακτωματοποιητές αργού πετρελαίου με βάση την ιμιδαζολίνη.
Ώρα δημοσίευσης: 04-12-2025