Čimbenici koji utječu na stabilnost emulzija
U praktičnim primjenama, stabilnost emulzije odnosi se na sposobnost kapljica disperzne faze da se odupru koalescenciji. Među mjerilima za mjerenje stabilnosti emulzije, brzina koalescencije među dispergiranim kapljicama je najvažnija; može se odrediti mjerenjem kako se broj kapljica po jedinici volumena mijenja tijekom vremena. Kako se kapljice u emulziji spajaju u veće i na kraju dovode do lomljenja, brzina ovog procesa uglavnom ovisi o sljedećim čimbenicima: fizikalnim svojstvima međufaznog filma, elektrostatičkom odbijanju između kapljica, steričkim preprekama polimernih filmova, viskoznosti kontinuirane faze, veličini i raspodjeli kapljica, omjeru volumena faza, temperaturi i tako dalje.
Od njih su najkritičniji fizička priroda međufaznog filma, električne interakcije i sterička prepreka.
(1) Fizička svojstva međufaznog filma
Sudar među kapljicama disperzne faze preduvjet je za koalescenciju. Koalescencija se neprestano odvija, smanjujući male kapljice u veće sve dok se emulzija ne razbije. Tijekom sudara i spajanja, mehanička čvrstoća međupovršinskog filma kapljice glavni je faktor stabilnosti emulzije. Da bi međupovršinski film imao značajnu mehaničku čvrstoću, mora biti koherentan film - njegove sastavne molekule surfaktanta povezane su jakim bočnim silama. Film također mora imati dobru elastičnost, tako da se kada dođe do lokaliziranog oštećenja uslijed sudara kapljica, može spontano popraviti.
(2) Električne interakcije
Površine kapljica u emulzijama mogu steći određene naboje iz različitih razloga: ionizacija ionskih surfaktanata, adsorpcija specifičnih iona na površinu kapljica, trenje između kapljica i okolnog medija itd. U emulzijama ulje u vodi (O/W), naboj kapljica igra vitalnu ulogu u sprječavanju agregacije, koalescencije i konačnog lomljenja. Prema teoriji stabilnosti koloida, van der Waalsove sile privlače kapljice jedna drugoj; no kada se kapljice dovoljno približe da se njihovi površinski dvostruki slojevi preklapaju, elektrostatsko odbijanje sprječava daljnje zbližavanje. Jasno je da ako odbijanje nadmašuje privlačnost, kapljice su manje sklone sudaranju i koalescenciji, a emulzija ostaje stabilna; inače 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 učinci 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 znatnu 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 često se okupljaju na smanjenoj granici u vlaknastim ili kristalnim oblicima, zadebljavajući međufazni film i time sprječavajući daljnju koalescenciju.
(4) Ujednačenost raspodjele veličine kapljica
Kada se određeni volumen disperzne faze razbije na kapljice različitih veličina, sustav koji se sastoji od većih kapljica ima manju ukupnu površinu na granici faza i time nižu energiju na granici faza, što daje veću termodinamičku stabilnost. U emulziji u kojoj koegzistiraju kapljice i velike i male veličine, male kapljice se obično smanjuju, dok velike rastu. Ako se ovaj napredak nastavi nekontrolirano, na kraju će doći do razbijanja. Stoga je emulzija s uskom, ujednačenom raspodjelom veličine kapljica stabilnija od one čija je prosječna veličina kapljica ista, ali čiji je raspon veličina širok.
(5) Utjecaj temperature
Temperaturne varijacije mogu promijeniti međufaznu napetost, svojstva i viskoznost međufaznog filma, relativnu topljivost emulgatora u dvije faze, tlak pare tekućih faza i toplinsko gibanje dispergiranih kapljica. Sve te promjene mogu utjecati na stabilnost emulzije i čak uzrokovati faznu inverziju ili prekid.
Vrijeme objave: 27. studenog 2025.