Фактори који утичу на стабилност емулзија
У практичним применама, стабилност емулзије односи се на способност капљица дисперговане фазе да се одупру коалесценцији. Међу метрикама за мерење стабилности емулзије, брзина коалесценције међу диспергованим капљицама је најважнија; може се одредити мерењем како се број капљица по јединици запремине мења током времена. Како се капљице у емулзији спајају у веће и на крају доводе до ломљења, брзина овог процеса зависи углавном од следећих фактора: физичких својстава међуповршинског филма, електростатичког одбијања између капљица, стерне сметње од полимерних филмова, вискозности континуиране фазе, величине и расподеле капљица, односа запремина фазе, температуре и тако даље.
Од њих су најкритичнији физичка природа међуповршинског филма, електричне интеракције и стеричка сметња.
(1) Физичка својства међуповршинског филма
Судар између капљица дисперговане фазе је предуслов за коалесценцију. Коалесценција се непрестано одвија, скупљајући мале капљице у веће док се емулзија не разбије. Током судара и спајања, механичка чврстоћа међуповршинског филма капљице је најважнији фактор који одређује стабилност емулзије. Да би међуповршински филм имао значајну механичку чврстоћу, мора бити кохерентан филм - његови саставни молекули сурфактанта повезани су јаким бочним силама. Филм такође мора поседовати добру еластичност, тако да када дође до локализованог оштећења услед судара капљица, може се спонтано поправити.
(2) Електричне интеракције
Површине капљица у емулзијама могу стећи одређена наелектрисања из различитих разлога: јонизација јонских сурфактаната, адсорпција специфичних јона на површину капљица, трење између капљица и околне средине итд. У емулзијама уље у води (О/В), наелектрисање капљица игра виталну улогу у спречавању агрегације, коалесценције и евентуалног ломљења. Према теорији стабилности колоида, ван дер Валсове силе привлаче капљице; међутим, када се капљице довољно приближе да се њихови површински двоструки слојеви преклапају, електростатичко одбијање омета даље зближавање. Јасно је да, ако одбијање надмашује привлачење, капљице су мање склоне сударању и коалесценцији, а емулзија остаје стабилна; у супротном, долази до коалесценције и ломљења.
Што се тиче емулзија вода у уљу (В/О), капљице воде носе мало наелектрисања, а пошто континуирана фаза има ниску диелектричну константу и дебели двоструки слој, електростатички ефекти имају само мали утицај на стабилност.
(3) Стеричка стабилизација
Када полимери служе као емулгатори, међуповршински слој постаје знатно дебљи, формирајући робустан лиофилни штит око сваке капљице – просторну баријеру која спречава капљице да се приближе и успоставе контакт. Лиофилна природа полимерних молекула такође заробљава значајну количину течности континуиране фазе унутар заштитног слоја, чинећи га геластичним. Сходно томе, међуповршинско подручје показује повећану међуповршинску вискозност и повољну вискоеластичност, што помаже у спречавању спајања капљица и очувању стабилности. Чак и ако дође до извесне коалесценције, полимерни емулгатори се често окупљају на смањеној међуповршинској површини у влакнастим или кристалним облицима, згушњавајући међуповршински филм и тиме спречавајући даљу коалесценцију.
(4) Уједначеност расподеле величине капљица
Када се дата запремина дисперговане фазе разбије на капљице различитих величина, систем који се састоји од већих капљица има мању укупну површину међуповршине и самим тим нижу енергију међуповршине, што даје већу термодинамичку стабилност. У емулзији где коегзистирају капљице и великих и малих величина, мале капљице имају тенденцију да се скупљају, док велике расту. Ако се овај напредак настави неконтролисано, на крају ће доћи до разбијања. Стога је емулзија са уском, уједначеном расподелом величине капљица стабилнија од оне чија је просечна величина капљица иста, али чији је распон величина широк.
(5) Утицај температуре
Варијације температуре могу променити међуповршинску напетост, својства и вискозност међуповршинског филма, релативну растворљивост емулгатора у две фазе, притисак паре течних фаза и термичко кретање диспергованих капљица. Све ове промене могу утицати на стабилност емулзије и чак могу изазвати инверзију или прекид фазе.
Време објаве: 27. новембар 2025.