Фактори што ја регулираат стабилноста на емулзиите
Во практичните апликации, стабилноста на емулзијата се однесува на способноста на дисперзираните фазни капки да се спротивстават на спојувањето. Меѓу метриките за мерење на стабилноста на емулзијата, стапката на спојување меѓу дисперзираните капки е од најголема важност; таа може да се одреди со мерење на тоа како бројот на капки по единица волумен се менува со текот на времето. Бидејќи капките во емулзијата се спојуваат во поголеми и на крајот доведуваат до кршење, брзината на овој процес главно зависи од следниве фактори: физичките својства на меѓуфазниот филм, електростатското одбивање помеѓу капките, стеричното пречки од полимерните филмови, вискозитетот на континуираната фаза, големината и дистрибуцијата на капките, односот на фазниот волумен, температурата и така натаму.
Од нив, физичката природа на меѓуфазниот филм, електричните интеракции и стеричната пречка се најкритични.
(1) Физички својства на меѓуфазниот филм
Судирот меѓу капките во дисперзирана фаза е предуслов за коалесценција. Коалесценцијата продолжува непрекинато, собирајќи ги малите капки во поголеми сè додека емулзијата не се скрши. Во текот на судирот и спојувањето, механичката цврстина на меѓуфазниот филм на капката е главен одредник за стабилноста на емулзијата. За да се обдари меѓуфазниот филм со значителна механичка цврстина, тој мора да биде кохерентен филм - неговите составни молекули на сурфактант се врзани заедно со силни странични сили. Филмот мора да поседува и добра еластичност, така што кога ќе се појави локализирано оштетување од судирите на капките, тој може спонтано да се поправи.
(2) Електрични интеракции
Површините на капките во емулзиите може да стекнат одредени полнежи од различни причини: јонизација на јонски сурфактанти, адсорпција на специфични јони на површината на капката, триење помеѓу капките и околниот медиум итн. Во емулзии масло-во-вода (O/W), полнењето на капките игра витална улога во спречувањето на агрегација, спојување и евентуално кршење. Според теоријата за колоидна стабилност, силите на ван дер Валс ги привлекуваат капките заедно; сепак, кога капките се приближуваат доволно блиску за нивните површински двојни слоеви да се преклопат, електростатското одбивање го попречува понатамошното зближување. Јасно е дека, ако одбивањето е посилно од привлекувањето, капките се помалку склони кон судир и спојување, а емулзијата останува стабилна; во спротивно, следува спојување и кршење.
Што се однесува до емулзиите вода-во-масло (W/O), капките вода носат мал полнеж, а бидејќи континуираната фаза има ниска диелектрична константа и дебел двоен слој, електростатските ефекти вршат само мало влијание врз стабилноста.
(3) Стерична стабилизација
Кога полимерите служат како емулгатори, меѓуфазниот слој станува значително подебел, формирајќи робустен лиофилен штит околу секоја капка - просторна бариера што ги спречува капките да се приближат и да стапат во контакт. Лиофилната природа на полимерните молекули, исто така, заробува значителна количина на течност во континуирана фаза во заштитниот слој, правејќи го гел-сличен. Следствено, меѓуфазниот регион покажува зголемена меѓуфазна вискозност и поволна вискоеластичност, што помага да се спречи спојувањето на капките и да се зачува стабилноста. Дури и ако се појави одредена коалесенција, полимерните емулгатори често се собираат на намалената меѓуфазна површина во влакнести или кристални форми, згуснувајќи го меѓуфазниот филм и со тоа спречувајќи понатамошно коалесенција.
(4) Униформност на распределбата на големината на капките
Кога даден волумен на дисперзирана фаза е разделен на капки со различна големина, системот што ги опфаќа поголемите капки има помала вкупна површина на меѓуфазата и со тоа помала енергија на меѓуфазата, што овозможува поголема термодинамичка стабилност. Во емулзија каде што коегзистираат капки со голема и мала големина, малите капки имаат тенденција да се собираат, додека големите растат. Ако оваа прогресија продолжи неконтролирано, на крајот ќе се случи кршење. Оттука, емулзија со тесна, униформна распределба на големината на капките е постабилна од онаа чија просечна големина на капките е иста, но чиј опсег на големина е широк.
(5) Влијание на температурата
Варијациите на температурата можат да ја променат меѓуфазната напнатост, својствата и вискозноста на меѓуфазниот филм, релативната растворливост на емулгаторот во двете фази, притисокот на пареа на течните фази и термичкото движење на дисперзираните капки. Сите овие промени можат да влијаат на стабилноста на емулзијата, па дури може да предизвикаат фазна инверзија или кршење.
Време на објавување: 27 ноември 2025 година