Emulsijų stabilumą lemiantys veiksniai
Praktiškai emulsijos stabilumas reiškia dispersinės fazės lašelių gebėjimą atsispirti koalescencijai. Tarp emulsijos stabilumo matavimo rodiklių svarbiausias yra dispersinių lašelių koalescencijos greitis; jį galima nustatyti matuojant, kaip laikui bėgant kinta lašelių skaičius tūrio vienete. Kai emulsijos lašeliai susilieja į didesnius ir galiausiai suyra, šio proceso greitis daugiausia priklauso nuo šių veiksnių: tarpsluoksninės plėvelės fizinių savybių, elektrostatinės stūmos tarp lašelių, sterinio trukdžio iš polimerinių plėvelių, ištisinės fazės klampumo, lašelių dydžio ir pasiskirstymo, fazės tūrio santykio, temperatūros ir kt.
Iš jų svarbiausi yra tarpfazinio plėvelės fizinis pobūdis, elektrinės sąveikos ir steriniai trukdžiai.
(1) Tarpfazinio sluoksnio fizinės savybės
Dispersinės fazės lašelių susidūrimas yra būtina sąlyga koalescencijai. Koalescencija vyksta nuolat, mažus lašelius traukdama į didesnius, kol emulsija nutrūksta. Susidūrimo ir susiliejimo metu lašelio tarpsluoksninės plėvelės mechaninis stiprumas yra svarbiausias emulsijos stabilumo veiksnys. Kad tarpsluoksninė plėvelė būtų pakankamai mechaninio stiprumo, ji turi būti koherentinė plėvelė – ją sudarančios paviršinio aktyvumo medžiagų molekulės yra sujungtos stipriomis šoninėmis jėgomis. Plėvelė taip pat turi būti elastinga, kad, susidūrus lašeliams, atsiradus vietinei žalai, ji galėtų savaime atsistatyti.
(2) Elektrinės sąveikos
Emulsijų lašelių paviršiai gali įgyti tam tikrus krūvius dėl įvairių priežasčių: joninių paviršinio aktyvumo medžiagų jonizacijos, specifinių jonų adsorbcijos ant lašelio paviršiaus, trinties tarp lašelių ir aplinkinės terpės ir kt. Aliejaus vandenyje (A/V) emulsijose lašelių krūvis vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį užkertant kelią agregacijai, koalescencijai ir galiausiai lūžimui. Remiantis koloidinio stabilumo teorija, van der Valso jėgos traukia lašelius vienas prie kito; tačiau kai lašeliai priartėja pakankamai arti vienas kito, kad jų paviršiaus dvigubi sluoksniai persidengtų, elektrostatinė stūma trukdo tolesniam artėjimui. Akivaizdu, kad jei stūma nusveria trauką, lašeliai yra mažiau linkę susidurti ir susilieti, o emulsija išlieka stabili; priešingu atveju vyksta koalescencija ir lūžis.
Kalbant apie vandens aliejuje (W/O) emulsijas, vandens lašeliai turi mažai krūvio, o kadangi ištisinė fazė turi mažą dielektrinę konstantą ir storą dvigubą sluoksnį, elektrostatiniai efektai stabilumui daro tik nedidelę įtaką.
(3) Sterinis stabilizavimas
Kai polimerai veikia kaip emulsikliai, tarpsluoksninis sluoksnis tampa žymiai storesnis, aplink kiekvieną lašelį sudarydamas tvirtą liofilinį skydą – erdvinį barjerą, kuris neleidžia lašeliams priartėti ir liestis. Dėl liofilinio polimerų molekulių pobūdžio apsauginiame sluoksnyje taip pat sulaikomas didelis kiekis ištisinės fazės skysčio, todėl jis tampa gelio pavidalo. Dėl to tarpsluoksninė sritis pasižymi padidintu tarpsluoksniniu klampumu ir palankiu klampos elastingumu, o tai padeda išvengti lašelių susiliejimo ir išsaugoti stabilumą. Net jei ir įvyksta tam tikras koalescencija, polimerų emulsikliai dažnai susijungia sumažėjusioje sąsajoje pluoštinėmis arba kristalinėmis formomis, sutankindami tarpsluoksninę plėvelę ir taip sustabdydami tolesnį koalescenciją.
(4) Lašelių dydžio pasiskirstymo vienodumas
Kai tam tikras dispersinės fazės tūris suskaidomas į įvairaus dydžio lašelius, sistema, sudaryta iš didesnių lašelių, turi mažesnį bendrą tarpsluoksninį plotą ir todėl mažesnę tarpsluoksninę energiją, todėl užtikrina didesnį termodinaminį stabilumą. Emulsijoje, kurioje kartu yra ir didelių, ir mažų dydžių lašeliai, maži lašeliai linkę trauktis, o dideli – augti. Jei ši tendencija tęsiasi nekontroliuojamai, galiausiai įvyks lūžis. Todėl emulsija, kurios lašelių dydžio pasiskirstymas yra siauras ir vienodas, yra stabilesnė nei ta, kurios vidutinis lašelių dydis yra toks pats, bet kurio dydžių diapazonas yra platus.
(5) Temperatūros įtaka
Temperatūros svyravimai gali pakeisti tarpfazinį įtempimą, tarpfazinės plėvelės savybes ir klampumą, emulsiklio santykinį tirpumą dviejose fazėse, skystųjų fazių garų slėgį ir disperguotų lašelių terminį judėjimą. Visi šie pokyčiai gali paveikti emulsijos stabilumą ir netgi sukelti fazių inversiją ar trūkimą.
Įrašo laikas: 2025 m. lapkričio 27 d.