Emulsiju stabilitāti ietekmējošie faktori
Praktiskajos pielietojumos emulsijas stabilitāte attiecas uz dispersās fāzes pilienu spēju pretoties koalescei. Starp emulsijas stabilitātes mērīšanas rādītājiem vissvarīgākais ir dispersēto pilienu koalescences ātrums; to var noteikt, izmērot, kā laika gaitā mainās pilienu skaits tilpuma vienībā. Tā kā emulsijas pilieni saplūst lielākos un galu galā noved pie pārrāvuma, šī procesa ātrums galvenokārt ir atkarīgs no šādiem faktoriem: starpfāžu plēves fizikālajām īpašībām, elektrostatiskās atgrūšanās starp pilieniem, polimēru plēvju radītie steriskie šķēršļi, nepārtrauktās fāzes viskozitāte, pilienu izmērs un sadalījums, fāzes tilpuma attiecība, temperatūra utt.
No tiem vissvarīgākie ir starpfāžu plēves fizikālais raksturs, elektriskā mijiedarbība un steriskie šķēršļi.
(1) Starpfāžu plēves fizikālās īpašības
Sadursme starp dispersās fāzes pilieniem ir koalescences priekšnoteikums. Koalescence notiek nepārtraukti, maziem pilieniem samazinoties lielākos, līdz emulsija pārtrūkst. Sadursmes un saplūšanas laikā piliena starpfāžu plēves mehāniskā izturība ir galvenais emulsijas stabilitātes noteicošais faktors. Lai starpfāžu plēvei nodrošinātu ievērojamu mehānisko izturību, tai jābūt koherentai plēvei — tās sastāvā esošajām virsmaktīvo vielu molekulām jābūt savienotām kopā ar spēcīgiem sānu spēkiem. Plēvei jābūt arī labai elastībai, lai, pilienu sadursmju izraisītu lokalizētu bojājumu gadījumā, tā varētu spontāni atjaunoties.
(2) Elektriskā mijiedarbība
Emulsiju pilienu virsmas var iegūt noteiktus lādiņus dažādu iemeslu dēļ: jonu virsmaktīvo vielu jonizācija, specifisku jonu adsorbcija uz pilienu virsmas, berze starp pilieniem un apkārtējo vidi utt. Eļļas-ūdens (O/W) emulsijās pilienu lādiņam ir būtiska loma agregācijas, koalescences un galīgās lūšanas novēršanā. Saskaņā ar koloīdu stabilitātes teoriju van der Valsa spēki savelk pilienus kopā; tomēr, kad pilieni pietuvojas pietiekami tuvu viens otram, lai to virsmas dubultslāņi pārklātos, elektrostatiskā atgrūšanās kavē turpmāku tuvināšanos. Ir skaidrs, ka, ja atgrūšanās atsver pievilkšanos, pilieni ir mazāk pakļauti sadursmei un koalescencei, un emulsija paliek stabila; pretējā gadījumā notiek koalescence un lūšana.
Kas attiecas uz ūdens-eļļas (W/O) emulsijām, ūdens pilieniem ir mazs lādiņš, un, tā kā nepārtrauktajai fāzei ir zema dielektriskā konstante un biezs dubultslānis, elektrostatiskie efekti tikai nedaudz ietekmē stabilitāti.
(3) Steriskā stabilizācija
Kad polimēri kalpo kā emulgatori, starpfāžu slānis kļūst ievērojami biezāks, veidojot stabilu liofilu vairogu ap katru pilienu — telpisku barjeru, kas neļauj pilieniem pietuvoties un saskarties. Polimēru molekulu liofilā daba arī aiztur ievērojamu daudzumu nepārtrauktas fāzes šķidruma aizsargslānī, padarot to želejveida. Līdz ar to starpfāžu apgabalam ir paaugstināta starpfāžu viskozitāte un labvēlīga viskoelastība, kas palīdz novērst pilienu saplūšanu un saglabāt stabilitāti. Pat ja notiek zināma koalescence, polimēru emulgatori bieži vien saliecas samazinātajā saskarnē šķiedru vai kristāliskā formā, sabiezinot starpfāžu plēvi un tādējādi novēršot turpmāku koalescenci.
(4) Pilienu izmēra sadalījuma vienmērīgums
Kad dotais dispersās fāzes tilpums tiek sadalīts dažāda izmēra pilienos, sistēmai, kas sastāv no lielākiem pilieniem, ir mazāka kopējā saskarnes platība un tādējādi zemāka saskarnes enerģija, kas nodrošina lielāku termodinamisko stabilitāti. Emulsijā, kurā pastāv gan lieli, gan mazi pilieni, maziem pilieniem ir tendence sarukt, bet lieliem - augt. Ja šī attīstība turpinās nekontrolēti, galu galā notiks sairšana. Tādēļ emulsija ar šauru, vienmērīgu pilienu izmēru sadalījumu ir stabilāka nekā tāda, kuras vidējais pilienu izmērs ir vienāds, bet izmēru diapazons ir plašs.
(5) Temperatūras ietekme
Temperatūras svārstības var mainīt starpfāžu spriegumu, starpfāžu plēves īpašības un viskozitāti, emulgatora relatīvo šķīdību abās fāzēs, šķidro fāžu tvaika spiedienu un disperģēto pilienu termisko kustību. Visas šīs izmaiņas var ietekmēt emulsijas stabilitāti un pat izraisīt fāžu inversiju vai pārrāvumu.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 27. novembris