Эмульсиялардың тұрақтылығын анықтайтын факторлар
Практикалық қолданыстарда эмульсияның тұрақтылығы дисперсті фаза тамшыларының бірігуге қарсы тұру қабілетін білдіреді. Эмульсия тұрақтылығын өлшеуге арналған көрсеткіштердің ішінде дисперсті тамшылар арасындағы бірігу жылдамдығы өте маңызды; оны көлем бірлігіндегі тамшылар санының уақыт өте келе қалай өзгеретінін өлшеу арқылы анықтауға болады. Эмульсиядағы тамшылар үлкенірек тамшыларға бірігіп, сайып келгенде үзілуге әкелетіндіктен, бұл процестің жылдамдығы негізінен келесі факторларға байланысты: бетаралық қабықшаның физикалық қасиеттері, тамшылар арасындағы электростатикалық итеру, полимер қабықшаларынан стерикалық кедергі, үздіксіз фазаның тұтқырлығы, тамшының мөлшері мен таралуы, фаза көлемінің қатынасы, температура және т.б.
Олардың ішінде интерфейстік пленканың физикалық табиғаты, электрлік өзара әрекеттесулер және стерикалық кедергі ең маңызды болып табылады.
(1) Бетаралық пленканың физикалық қасиеттері
Дисперсті фазалы тамшылардың соқтығысуы бірігу үшін алғышарт болып табылады. Біріктіру үздіксіз жалғасады, эмульсия бұзылғанша кішкентай тамшыларды үлкенірек тамшыларға айналдырады. Соқтығысу және бірігу кезінде тамшының беттік қабықшасының механикалық беріктігі эмульсия тұрақтылығының негізгі анықтаушысы болып табылады. Беттік қабықшаға айтарлықтай механикалық беріктік беру үшін ол когерентті қабықша болуы керек - оның құрамдас беттік белсенді зат молекулалары күшті бүйірлік күштермен байланысқан. Қабықша сонымен қатар жақсы серпімділікке ие болуы керек, сондықтан тамшылардың соқтығысуынан жергілікті зақымдану пайда болған кезде ол өздігінен қалпына келе алады.
(2) Электрлік өзара әрекеттесулер
Эмульсиялардағы тамшы беттері әртүрлі себептерге байланысты белгілі бір зарядтарға ие болуы мүмкін: иондық беттік белсенді заттардың иондануы, тамшы бетіне арнайы иондардың адсорбциясы, тамшылар мен қоршаған орта арасындағы үйкеліс және т.б. Судағы май (O/W) эмульсияларында тамшылардың зарядталуы агрегацияның, бірігуінің және ақырында бұзылудың алдын алуда маңызды рөл атқарады. Коллоидтық тұрақтылық теориясына сәйкес, ван-дер-Ваальс күштері тамшыларды бір-біріне тартады; бірақ тамшылар беткі қос қабаттарының қабаттасуы үшін жеткілікті жақын жақындағанда, электростатикалық итеру одан әрі жақын болуға кедергі келтіреді. Әрине, егер итеру тартылыс күшінен басым болса, тамшылар соқтығысып, бірігуге бейім емес, ал эмульсия тұрақты болып қалады; әйтпесе бірігу және бұзылу орын алады.
Майдағы су (W/O) эмульсияларына келетін болсақ, су тамшылары аз зарядты тасымалдайды, ал үздіксіз фазаның диэлектрлік тұрақтысы төмен және қос қабаты қалың болғандықтан, электростатикалық әсерлер тұрақтылыққа аз ғана әсер етеді.
(3) Стерикті тұрақтандыру
Полимерлер эмульгатор ретінде қызмет еткен кезде, бетаралық қабат айтарлықтай қалыңдайды, әрбір тамшының айналасында берік лиофильді қалқан түзеді - бұл тамшылардың жақындауына және жанасуына кедергі келтіретін кеңістіктік тосқауыл. Полимер молекулаларының лиофильді табиғаты қорғаныс қабатының ішінде айтарлықтай мөлшерде үздіксіз фазалы сұйықтықты ұстап, оны гель тәрізді етеді. Нәтижесінде, бетаралық аймақ бетаралық тұтқырлықтың жоғарылауын және қолайлы тұтқырлық серпімділігін көрсетеді, бұл тамшылардың бірігуіне жол бермейді және тұрақтылықты сақтауға көмектеседі. Біраз бірігу орын алса да, полимер эмульгаторлары көбінесе кішірейген беткейде талшықты немесе кристалды формада жиналады, бетаралық қабықшаны қалыңдатады және осылайша одан әрі бірігуді болдырмайды.
(4) Тамшы мөлшерінің таралуының біркелкілігі
Дисперсті фазаның берілген көлемі әртүрлі өлшемдегі тамшыларға бөлінгенде, үлкенірек тамшылардан тұратын жүйенің жалпы беттік ауданы кішірек болады және осылайша беттік энергиясы төмен болады, бұл термодинамикалық тұрақтылықты арттырады. Үлкен және кіші өлшемдегі тамшылар бірге өмір сүретін эмульсияда кіші тамшылар кішірейеді, ал үлкендері өседі. Егер бұл прогрессия бақыланбаса, ақырында сыну орын алады. Демек, тар, біркелкі тамшы мөлшерінің таралуы бар эмульсия орташа тамшы мөлшері бірдей, бірақ өлшем диапазоны кең эмульсияға қарағанда тұрақтырақ.
(5) Температураның әсері
Температураның өзгеруі бетаралық керілуді, бетаралық қабықшаның қасиеттері мен тұтқырлығын, эмульгатордың екі фазадағы салыстырмалы ерігіштігін, сұйық фазалардың бу қысымын және дисперсті тамшылардың жылулық қозғалысын өзгерте алады. Осы өзгерістердің барлығы эмульсияның тұрақтылығына әсер етуі мүмкін және тіпті фазалық инверсияны немесе сынуды тудыруы мүмкін.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 27 қараша