Коли повітря потрапляє в рідину, воно нерозчинне у воді, під дією зовнішньої сили розділяється рідиною на численні бульбашки, утворюючи гетерогенну систему. Як тільки повітря потрапляє в рідину та утворює піну, площа контакту між газом і рідиною збільшується, а отже, і вільна енергія системи також відповідно зростає.
Найнижча точка відповідає тому, що ми зазвичай називаємо критичною концентрацією міцел (ККМ). Тому, коли концентрація поверхнево-активної речовини досягає ККМ, у системі є достатня кількість молекул поверхнево-активної речовини, щоб щільно вишикуватися на поверхні рідини, утворюючи мономолекулярний плівковий шар без щілин. Це мінімізує поверхневий натяг системи. Коли поверхневий натяг зменшується, вільна енергія, необхідна для утворення піни в системі, також зменшується, що значно полегшує утворення піни.
У практичному виробництві та застосуванні, щоб забезпечити стабільність готових емульсій під час зберігання, концентрацію поверхнево-активних речовин часто регулюють вище критичної концентрації міцел. Хоча це підвищує стабільність емульсії, воно також має певні недоліки. Надлишок поверхнево-активних речовин не тільки мінімізує поверхневий натяг системи, але й огортає повітря, що потрапляє в емульсію, утворюючи відносно жорстку рідку плівку, а на поверхні рідини - двошарову молекулярну плівку. Це значно перешкоджає руйнуванню піни.
Піна — це скупчення багатьох бульбашок, тоді як бульбашка утворюється, коли газ диспергується в рідині — газ є дисперсною фазою, а рідина — безперервною фазою. Газ усередині бульбашок може мігрувати з однієї бульбашки в іншу або виходити в навколишню атмосферу, що призводить до їх злиття та зникнення.
Щодо чистої води або поверхнево-активних речовин, то через їх відносно однорідний склад отримана піна не має еластичності, що робить піну нестабільною та схильною до самовиділення. Термодинамічна теорія припускає, що піна, що утворюється в чистих рідинах, є тимчасовою та розсіюється завдяки дренажу плівки.
Як згадувалося раніше, у водорозчинних покриттях, окрім дисперсійного середовища (води), також присутні емульгатори для емульгування полімерів, а також диспергатори, змочувачі, загусники та інші добавки до покриттів на основі поверхнево-активних речовин. Оскільки ці речовини співіснують в одній системі, утворення піни є дуже ймовірним, і ці компоненти, подібні до поверхнево-активних речовин, додатково стабілізують утворену піну.
Коли іонні поверхнево-активні речовини використовуються як емульгатори, плівка бульбашок набуває електричного заряду. Завдяки сильному відштовхуванню між зарядами, бульбашки чинять опір агрегації, пригнічуючи процес злиття дрібних бульбашок у більші, а потім їх руйнування. Як наслідок, це перешкоджає утворенню піни та стабілізує піну.
Час публікації: 06 листопада 2025 р.