Faktor-faktor yang Mengatur Stabilitas Emulsi
Dalam aplikasi praktis, stabilitas emulsi mengacu pada kemampuan tetesan fase terdispersi untuk menahan koalesensi. Di antara metrik untuk mengukur stabilitas emulsi, laju koalesensi antar tetesan terdispersi sangat penting; hal ini dapat ditentukan dengan mengukur bagaimana jumlah tetesan per satuan volume berubah seiring waktu. Saat tetesan dalam emulsi bergabung menjadi tetesan yang lebih besar dan akhirnya menyebabkan pecah, kecepatan proses ini terutama bergantung pada faktor-faktor berikut: sifat fisik lapisan antarmuka, tolakan elektrostatik antar tetesan, hambatan sterik dari lapisan polimer, viskositas fase kontinu, ukuran dan distribusi tetesan, rasio volume fase, suhu, dan sebagainya.
Dari semua faktor tersebut, sifat fisik lapisan antarmuka, interaksi listrik, dan hambatan sterik adalah yang paling penting.
(1) Sifat Fisik Film Antarmuka
Tabrakan antar tetesan fase terdispersi merupakan prasyarat untuk koalesensi. Koalesensi berlangsung tanpa henti, mengecilkan tetesan kecil menjadi tetesan yang lebih besar hingga emulsi pecah. Dalam proses tabrakan dan penggabungan, kekuatan mekanik lapisan antarmuka tetesan menjadi penentu utama stabilitas emulsi. Untuk memberikan kekuatan mekanik yang substansial pada lapisan antarmuka, lapisan tersebut harus koheren—molekul surfaktan penyusunnya terikat bersama oleh gaya lateral yang kuat. Lapisan tersebut juga harus memiliki elastisitas yang baik, sehingga ketika terjadi kerusakan lokal akibat tabrakan tetesan, lapisan tersebut dapat memperbaiki dirinya sendiri secara spontan.
(2) Interaksi Listrik
Permukaan tetesan dalam emulsi dapat memperoleh muatan tertentu karena berbagai alasan: ionisasi surfaktan ionik, adsorpsi ion spesifik ke permukaan tetesan, gesekan antara tetesan dan medium sekitarnya, dll. Dalam emulsi minyak dalam air (O/W), pengisian muatan pada tetesan memainkan peran penting dalam mencegah agregasi, koalesensi, dan akhirnya pecah. Menurut teori stabilitas koloid, gaya van der Waals menarik tetesan bersama-sama; namun ketika tetesan mendekat cukup dekat sehingga lapisan ganda permukaannya tumpang tindih, tolakan elektrostatik menghambat kedekatan lebih lanjut. Jelas, jika tolakan lebih besar daripada tarikan, tetesan kurang cenderung bertabrakan dan berkoalesensi, dan emulsi tetap stabil; jika tidak, koalesensi dan pecah akan terjadi.
Sedangkan untuk emulsi air dalam minyak (W/O), tetesan air membawa sedikit muatan, dan karena fase kontinu memiliki konstanta dielektrik yang rendah dan lapisan ganda yang tebal, efek elektrostatik hanya memberikan pengaruh kecil pada stabilitas.
(3) Stabilisasi Sterik
Ketika polimer berfungsi sebagai pengemulsi, lapisan antarmuka menjadi jauh lebih tebal, membentuk perisai liofilik yang kuat di sekitar setiap tetesan—penghalang spasial yang mencegah tetesan mendekat dan bersentuhan. Sifat liofilik molekul polimer juga memerangkap sejumlah besar cairan fase kontinu di dalam lapisan pelindung, membuatnya seperti gel. Akibatnya, daerah antarmuka menunjukkan viskositas antarmuka yang lebih tinggi dan viskoelastisitas yang menguntungkan, yang membantu mencegah penggabungan tetesan dan menjaga stabilitas. Bahkan jika terjadi beberapa koalesensi, pengemulsi polimer sering berkumpul di antarmuka yang menyempit dalam bentuk berserat atau kristal, menebal lapisan antarmuka dan dengan demikian mencegah koalesensi lebih lanjut.
(4) Keseragaman Distribusi Ukuran Tetesan
Ketika sejumlah volume fase terdispersi dipecah menjadi tetesan dengan ukuran yang bervariasi, sistem yang terdiri dari tetesan yang lebih besar memiliki luas permukaan antarmuka total yang lebih kecil dan karenanya energi antarmuka yang lebih rendah, sehingga memberikan stabilitas termodinamik yang lebih besar. Dalam emulsi di mana tetesan berukuran besar dan kecil hidup berdampingan, tetesan kecil cenderung menyusut sementara tetesan besar membesar. Jika perkembangan ini berlanjut tanpa terkendali, pemecahan akhirnya akan terjadi. Oleh karena itu, emulsi dengan distribusi ukuran tetesan yang sempit dan seragam lebih stabil daripada emulsi yang ukuran tetesan rata-ratanya sama tetapi rentang ukurannya luas.
(5) Pengaruh Suhu
Variasi suhu dapat mengubah tegangan antarmuka, sifat dan viskositas lapisan antarmuka, kelarutan relatif pengemulsi dalam dua fase, tekanan uap fase cair, dan gerakan termal tetesan terdispersi. Semua perubahan ini dapat memengaruhi stabilitas emulsi dan bahkan dapat menyebabkan inversi atau pemecahan fase.
Waktu posting: 27 November 2025