როგორც წესი, ემულსიის ერთი ფაზა არის წყალი ან წყალხსნარი, რომელსაც წყლიანი ფაზა ეწოდება; მეორე ფაზა არის ორგანული ფაზა, რომელიც წყალთან შეურეველია და ცნობილია როგორც ზეთოვანი ფაზა.

1. კლასიფიკაცია

კლასიფიკაციის სამი მეთოდი:

1. წყაროს მიხედვით კლასიფიცირებული: ნატურალური პროდუქტები და სინთეტიკური პროდუქტები;

2. კლასიფიცირებულია მოლეკულური წონის მიხედვით: დაბალი მოლეკულური წონის ემულგატორები (c10-c20) და მაღალი მოლეკულური წონის ემულგატორები (c ათასი);

3. წყალხსნარში იონიზაციის უნარის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს იონურ ტიპად (ანიონები, კათიონები, ანიონები და კათიონები) და არაიონურ ტიპად.

ეს არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული კლასიფიკაციის მეთოდი.

 

2, ემულგატორების ფუნქცია და პრინციპი

ემულგატორების ძირითადი ფუნქციაა ემულსირებული ორი სითხის ზედაპირული დაჭიმულობის შემცირება. ამიტომ, როდესაც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები გამოიყენება ემულგატორებად, მათი ჰიდროფობიური ჯგუფის ერთი ბოლო ადსორბირდება უხსნადი სითხის ნაწილაკების (მაგალითად, ზეთის) ზედაპირზე, ხოლო ჰიდროფილური ჯგუფი ვრცელდება წყლისკენ. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები თხევადი ნაწილაკების ზედაპირზე მიმართულებითაა განლაგებული ჰიდროფილური ადსორბციული აპკის (ინტერფაზური აპკის) წარმოქმნის მიზნით, რათა შემცირდეს წვეთებს შორის ურთიერთმიზიდულობა, შემცირდეს ორ ფაზას შორის ზედაპირული დაჭიმულობა და ხელი შეუწყოს ურთიერთდისპერსიას ემულსიების წარმოქმნის მიზნით.

ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების კონცენტრაცია პირდაპირ გავლენას ახდენს სახის ინტერფეისული ნიღბის სიმტკიცეზე. მაღალი კონცენტრაციის შემთხვევაში, ინტერფეისზე ადსორბირდება მრავალი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების მოლეკულა, რაც ქმნის მკვრივ და ძლიერ ინტერფეისულ სახის ნიღაბს.

სხვადასხვა ემულგატორს განსხვავებული ემულსიფიკაციის ეფექტი აქვს და ოპტიმალური ემულსიფიკაციის ეფექტის მისაღწევად საჭირო რაოდენობაც განსხვავებულია. ზოგადად, რაც უფრო დიდია სასაზღვრო სახის ნიღბის შემქმნელი ემულგატორის მოლეკულური ძალა, მით უფრო მაღალია ფირის სიმტკიცე და მით უფრო სტაბილურია ლოსიონი; პირიქით, რაც უფრო მცირეა ძალა, მით უფრო დაბალია ფირის სიმტკიცე და მით უფრო არასტაბილურია ემულსია.

როდესაც სახის ნიღაბში არის პოლარული ორგანული მოლეკულები, როგორიცაა ცხიმოვანი სპირტი, ცხიმოვანი მჟავა და ცხიმოვანი ამინი, მემბრანის სიმტკიცე მნიშვნელოვნად უმჯობესდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ემულგატორის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ პოლარულ მოლეკულებთან, როგორიცაა სპირტი, მჟავა და ამინი ინტერფეისის ადსორბციულ ფენაში, კომპლექსის წარმოქმნის მიზნით, რაც ზრდის ინტერფეისის სახის ნიღბის სიმტკიცეს.

ორზე მეტი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებისგან შემდგარი ემულგატორი შერეული ემულგატორია. მოლეკულებს შორის ძლიერი ურთიერთქმედების გამო, მნიშვნელოვნად მცირდება ზედაპირული დაჭიმულობა, მნიშვნელოვნად იზრდება ზედაპირულ ზედაპირზე ადსორბირებული ემულგატორის რაოდენობა და იზრდება წარმოქმნილი ზედაპირული სახის ნიღბის სიმკვრივე და სიმტკიცე.

ემულსიის ფორმირების დროს, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მონაწილეობის გამო, ზეთსა და წყალს შორის ზედაპირულად დაჭიმულობა მნიშვნელოვნად მცირდება და ის სტაბილურ ემულსიად იქცევა. თუმცა, ემულსიაში კვლავ არის ზეთ-წყლის ზედაპირულად დაჭიმულობა, რომელიც CMC-ის ან ხსნადობის შეზღუდვების გამო ნულს ვერ მიაღწევს. ამიტომ, ლოსიონი თერმოდინამიკურად არასტაბილური სისტემაა.

მიკროემულსიის ზეთსა და წყალს შორის ზედაპირული დაჭიმულობა იმდენად დაბალია, რომ მისი გაზომვა შეუძლებელია. ეს თერმოდინამიკურად სტაბილური სისტემაა. ეს ძირითადად მიიღწევა მეორე ტიპის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების დამატებით, რომელსაც სრულიად განსხვავებული თვისებები აქვს (მაგალითად, საშუალო ზომის სპირტები, როგორიცაა პენტანოლი, ჰექსანოლი და ჰეპტანოლი, რომლებიც ცნობილია როგორც კო-ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები), რამაც შეიძლება კიდევ უფრო შეამციროს ზედაპირული დაჭიმულობა ძალიან მცირე დონემდე, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მყისიერი უარყოფითი მნიშვნელობებიც კი. ეს შეიძლება აიხსნას გიბსის ადსორბციის განტოლებით მრავალკომპონენტიანი სისტემებისთვის.

 

3, ემულსიის ტიპი

ტიპი

ჩვეულებრივი ემულსიის შემთხვევაში, ერთი ფაზა არის წყალი ან წყალხსნარი, ხოლო მეორე არის ორგანული ნივთიერება, რომელიც წყალში არ იხსნება, მაგალითად, ცხიმი, ცვილი და ა.შ. წყლისა და ზეთის მიერ წარმოქმნილი ემულსია შეიძლება დაიყოს სამ ტიპად:

(ა) ზეთი წყალში ტიპი (O'W)
(ე) შერეული რძე (უ/უ/უ)
(ბ) ზეთი წყალში (უ/ო) ტიპის

(1) ზეთი/წყალი (0/W) ემულსია, წყალში დისპერსიული ზეთი. ზეთი არის დისპერსიული ფაზა (შიდა ფაზა), ხოლო წყალი არის უწყვეტი ფაზის (გარე ფაზა) ზეთი წყალში ემულსია, რომლის წყლით განზავებაც შესაძლებელია. მაგალითად, რძე, სოიოს რძე და ა.შ.

(2) წყალი/ზეთი (W/0) ემულსია, ზეთში დისპერსიული წყალი. წყალი არის დისპერსიული ფაზა (შიდა ფაზა), ხოლო ზეთი არის ზეთში წყლის ემულსიის უწყვეტი ფაზა (გარე ფაზა). ამ ტიპის ემულსიის განზავება შესაძლებელია ზეთით. მაგალითად, ხელოვნური კარაქი, ნედლი ნავთობი და ა.შ.

(3) რგოლის ფორმის ემულსიები, რომლებიც წარმოიქმნება წყლისა და ზეთის ფაზების ფენა-ფენა მონაცვლეობითი დისპერსიით, ძირითადად ორი ფორმით გვხვდება: ზეთი წყალში და ზეთი ზეთში 0/W/0 (ანუ წყლის ფაზა ზეთის ფაზაში გაფანტული ზეთის წვეთებით და წყალი ზეთში და წყალი წყალში W/0/W (ანუ ზეთის ფაზა წყლის ფაზაში გაფანტული წყლის წვეთებით). ამ ტიპის ემულსია იშვიათია და ზოგადად არსებობს ნედლ ნავთობში.

 

ემულსიის ტიპის შემოწმების მეთოდი

(1) განზავების მეთოდი

ემულსია გააზავეთ იმავე სითხით, რომლითაც უწყვეტი ფაზა. წყალში ხსნადი ემულსია ზეთი/წყლის ტიპისაა, ხოლო ზეთში ხსნადი ემულსია წყალი/ზეთის ტიპისაა.
მაგალითად, რძის წყლით განზავება შესაძლებელია, მაგრამ მცენარეულ ზეთთან მისი შერევა შეუძლებელია. ჩანს, რომ რძე წყლის/წყლის ემულსია.

(2) გამტარობის მეთოდი

წყლისა და ზეთის გამტარობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება და ზეთი/წყლის ემულსიის გამტარობა ასობითჯერ აღემატება წყლის/ზეთის გამტარობას. ამიტომ, ემულსიაში ორი ელექტროდია ჩასმული და ნეონი მარყუჟში მიმდევრობით არის შეერთებული, რის შედეგადაც ზეთი/წყლის ნათურა ინთება.

(3) შეღებვის მეთოდი

სინჯარაში დაამატეთ ზეთზე ან წყალზე დამზადებული საღებავების 2-3 წვეთი და შეაფასეთ ემულსიის ტიპი იმის მიხედვით, თუ რომელი ტიპის საღებავით შეიძლება უწყვეტი ფაზის თანაბრად შეღებვა.

(4) ფილტრის ქაღალდის დასველების მეთოდი

ლოსიონი ფილტრის ქაღალდზე დააწვეთეთ. თუ სითხე სწრაფად გაფართოვდება და ცენტრში პატარა წვეთი დარჩა, ლოსიონი წყალში ზეთის ნაზავია; თუ ლოსიონის წვეთები არ გაფართოვდა, წყალში ზეთის ნაზავია.

(5) ოპტიკური რეფრაქციის მეთოდი

ემულსიის ტიპის დასადგენად გამოიყენება წყლისა და ზეთის სინათლის მიმართ განსხვავებული გარდატეხის ინდექსი. თუ ემულსია წყალში ზეთია, ნაწილაკები სინათლის შემგროვებელ როლს ასრულებენ და მიკროსკოპით მხოლოდ ნაწილაკების მარცხენა კონტური ჩანს; თუ ემულსია ზეთში წყალია, ნაწილაკები ასტიგმატიზმის როლს ასრულებენ და მიკროსკოპით მხოლოდ ნაწილაკების მარჯვენა კონტური ჩანს;

ემულსიის ტიპზე გავლენის ძირითადი ფაქტორები

(1) ფაზის მოცულობა:

ფაზური მოცულობის თეორია ოშტვალდმა გეომეტრიული პერსპექტივიდან შემოგვთავაზა. ამ თვალსაზრისის თანახმად, თუ ვივარაუდებთ, რომ ლოსიონის თხევადი ბურთულები ერთი ზომის და მყარი სფეროებია, თხევადი ბურთულების ფაზური მოცულობითი წილი მთლიანი მოცულობის მხოლოდ 74.02%-ს შეადგენს, როდესაც ისინი ყველაზე მჭიდროდ არიან შეფუთულნი. თუ თხევადი ბურთულების ფაზური მოცულობითი ინტეგრალური რიცხვი 74.02%-ზე მეტია, ლოსიონი დეფორმირებული ან დაზიანებული იქნება.

(ა) ერთგვაროვანი წვეთოვანი გროვებით მდიდარი ნაქსოვი ემულსია
(ბ) არათანაბარი წვეთოვანი მკვრივი დაწყობის ემულსია
(გ) არასფერული სითხის წვეთები საჭიროებს დაწყობას და ემულსიას (არასტაბილური)

მაგალითად, ავიღოთ O/W ტიპის ემულსია, თუ ზეთის ფაზური ინტეგრალური რიცხვი 74.02%-ზე მეტია, ემულსიას შეუძლია მხოლოდ W/0 ტიპის წარმოქმნა, როდესაც O/i ტიპი 25.98%-ზე ნაკლებია და როდესაც ფრაქცია 25.98%-74.02%-ია, მას შეუძლია წარმოქმნას 0/W ან W0 ტიპი.

 

ემულგატორების მოლეკულური სტრუქტურა და თვისებები - სოლისებრი თეორია

სოლისებრი თეორია ემყარება ემულგატორების სივრცულ სტრუქტურას ემულსიის ტიპის დასადგენად. სოლისებრი თეორია ვარაუდობს, რომ ემულგატორებში ჰიდროფილური და ჰიდროფობიური ჯგუფების განივი კვეთის ფართობები არ არის თანაბარი. ემულგატორების მოლეკულები განიხილება, როგორც სოლები, რომელთა ერთი ბოლო უფრო დიდია, ხოლო მეორე უფრო პატარა. ემულგატორის უფრო პატარა ბოლო შეიძლება ჩასვათ წვეთის ზედაპირზე სოლის მსგავსად და განლაგდეს მიმართულებით ზეთი-წყლის საზღვარზე. ჰიდროფილური პოლარული ბოლო გადადის წყლიან ფაზაში, ხოლო ლიპოფილური ნახშირწყალბადების ჯაჭვი გადადის ზეთის ფაზაში, რაც იწვევს ზედაპირული სიმტკიცის ზრდას.

 

ემულგატორის მასალის გავლენა ემულსიის ტიპზე

ემულსიის შემადგენლობის მასალებისა და ემულსიის ფორმირების პირობების მსგავსი ფაქტორების გავლენის გარდა, გარე პირობებსაც აქვს გავლენა ემულსიის ტიპზე. მაგალითად, ემულსიის კედლის ჰიდროფილური და ლიპოფილური ბუნება ძლიერია და O/W ემულსია ადვილად წარმოიქმნება, როდესაც ემულსიის კედლის ჰიდროფილური ბუნება ძლიერია, ხოლო W/0 ემულსია ადვილად წარმოიქმნება, როდესაც ემულსიის კედლის ლიპოფილური ბუნება ძლიერია. მიზეზი ის არის, რომ სითხემ კედელზე უწყვეტი ფაზის ფენა უნდა შეინარჩუნოს, რათა მორევის დროს მისი თხევად მძივებად გაფანტვა ადვილი არ იყოს. მინა ჰიდროფილურია, ხოლო პლასტმასი ჰიდროფობიური, ამიტომ პირველი მიდრეკილია O/W ემულსიების წარმოქმნისკენ, ხოლო მეორე - W/0 ემულსიების წარმოქმნისკენ.

 

ორი ფაზის აგრეგაციის სიჩქარის თეორია

შერწყმის სიჩქარის თეორია ეფუძნება ემულსიის შემადგენელი ორი სახის წვეთების შერწყმის სიჩქარის გავლენას ემულსიაზე და ასკვნის, რომ ორი სახის წვეთების შერწყმის სიჩქარე დამოკიდებულია ორი ტიპის წვეთების შერწყმის სიჩქარეზე, როდესაც ემულსია, ზვიგენი და კილი ერთად ფარავს მოთხოვნას.

 

ტემპერატურა

ტემპერატურის მატება ამცირებს ჰიდროფილური ჯგუფების ჰიდრატაციის ხარისხს, რითაც მცირდება მოლეკულების ჰიდროფილურობა. ამიტომ, დაბალ ტემპერატურაზე წარმოქმნილი 0/w ემულსია გაცხელებისას შეიძლება გარდაიქმნას W/0 ემულსიად. ეს გარდამავალი ტემპერატურა არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ჰიდროფილური და ლიპოფილური თვისებები აღწევს შესაბამის წონასწორობას, რომელიც ცნობილია როგორც ფაზური გადასვლის ტემპერატურა PIT.

თუმცა, როდესაც ემულგატორის კონცენტრაცია საკმარისად დიდია ემულგატორის მასალის დასველების თვისების გავლენის დასაძლევად, წარმოქმნილი ემულსიის ტიპი დამოკიდებულია მხოლოდ თავად ემულგატორის ბუნებაზე და არაფერი აქვს საერთო სისხლძარღვის კედლის ჰიდროფილურობასთან და ლიპოფილურობასთან.