Generalmente, una fase de la emulsión es agua o solución acuosa, que se denomina fase acuosa; la otra fase es una fase orgánica que es inmiscible con el agua, conocida como fase oleosa.

1、 Clasificación

Tres métodos de clasificación:

1. Clasificados por fuente: productos naturales y productos sintéticos;

2. Clasificados por peso molecular: emulsionantes de bajo peso molecular (c10-c20) y emulsionantes de alto peso molecular (c miles);

3. Según si puede ionizarse en solución acuosa, se puede dividir en tipo iónico (aniones, cationes y aniones y cationes) y tipo no iónico.

Este es el método de clasificación más utilizado.

 

2、 La función y el principio de los emulsionantes

La función principal de los emulsionantes es reducir la tensión superficial de los dos líquidos que se emulsionan. Por lo tanto, cuando se utilizan surfactantes como emulsionantes, un extremo de su grupo hidrófobo se adsorbe en la superficie de partículas líquidas insolubles (como el aceite), mientras que el grupo hidrófilo se extiende hacia el agua. Los surfactantes se disponen direccionalmente en la superficie de las partículas líquidas para formar una película de adsorción hidrófila (película interfacial), lo que reduce la atracción mutua entre las gotas, reduce la tensión superficial entre dos fases y promueve la dispersión mutua para formar emulsiones.

La concentración de surfactante influye directamente en la resistencia de la mascarilla facial interfacial. Con una alta concentración, se adsorben numerosas moléculas de surfactante en la interfaz, formando una mascarilla facial densa y resistente.

Los diferentes emulsionantes tienen distintos efectos emulsionantes, y la cantidad necesaria para lograr el efecto emulsionante óptimo también varía. En general, cuanto mayor sea la fuerza molecular del emulsionante que forma la mascarilla facial, mayor será la resistencia de la película y más estable será la loción. Por el contrario, cuanto menor sea la fuerza, menor será la resistencia de la película y más inestable será la emulsión.

La presencia de moléculas orgánicas polares, como alcoholes grasos, ácidos grasos y aminas grasas, en la mascarilla facial mejora significativamente la resistencia de la membrana. Esto se debe a que las moléculas emulsionantes interactúan con moléculas polares, como alcoholes, ácidos y aminas, en la capa de adsorción interfacial para formar un complejo que aumenta la resistencia de la mascarilla facial interfacial.

El emulsionante compuesto por más de dos surfactantes es un emulsionante mixto. Debido a la fuerte interacción entre las moléculas, la tensión interfacial se reduce significativamente, la cantidad de emulsionante adsorbido en la interfaz aumenta significativamente y la densidad y la resistencia de la mascarilla facial interfacial formada aumentan.

Durante la formación de la emulsión, la tensión interfacial entre el aceite y el agua se reduce considerablemente debido a la participación de los surfactantes, convirtiéndose en una emulsión estable. Sin embargo, aún existe una tensión interfacial aceite-agua en la emulsión que no puede alcanzar cero debido a la CMC o a restricciones de solubilidad. Por lo tanto, la loción es un sistema termodinámicamente inestable.

La tensión interfacial entre el aceite y el agua de la microemulsión es tan baja que no se puede medir. Se trata de un sistema termodinámicamente estable. Esto se logra principalmente añadiendo un segundo tipo de surfactante con propiedades completamente diferentes (como alcoholes de tamaño moderado como pentanol, hexanol y heptanol, conocidos como co-surfactantes), lo que puede reducir aún más la tensión interfacial a un nivel muy bajo, incluso resultando en valores negativos instantáneos. Esto se puede explicar mediante la ecuación de adsorción de Gibbs para sistemas multicomponentes.

 

3、Tipo de emulsión

Tipo

Emulsión común, una fase es agua o solución acuosa y la otra es materia orgánica insoluble en agua, como grasa, cera, etc. La emulsión formada por agua y aceite se puede dividir en tres tipos:

(a) Tipo aceite en agua (O'W)
(e) Leche compuesta (A/O/A)
(b) Tipo aceite en agua (W/O)

(1) Emulsión de aceite/agua (0/W), aceite disperso en agua. El aceite es una fase dispersa (fase interna) y el agua es una fase continua (fase externa). Es una emulsión de aceite en agua, que puede diluirse con agua. Por ejemplo, leche, leche de soja, etc.

(2) Emulsión agua/aceite (A/O), agua dispersa en aceite. El agua es una fase dispersa (fase interna) y el aceite es una fase continua (fase externa) de la emulsión agua en aceite. Este tipo de emulsión puede diluirse con aceite. Por ejemplo, mantequilla artificial, petróleo crudo, etc.

(3) Las emulsiones en forma de anillo, formadas por la dispersión alternada de las fases de agua y aceite capa por capa, se presentan principalmente en dos formas: aceite en agua y aceite en aceite 0/W/0 (es decir, fase acuosa con gotitas de aceite dispersas suspendidas en la fase acuosa y agua en aceite y agua en agua W/0/W (es decir, fase acuosa con gotitas de agua dispersas suspendidas en la fase acuosa). Este tipo de emulsión es poco común y generalmente existe en el petróleo crudo.

 

Método de comprobación del tipo de emulsión

(1) Método de dilución

Diluya la emulsión con el mismo líquido que la fase continua. La emulsión hidrosoluble es de tipo aceite/agua, y la emulsión hidrosoluble es de tipo agua/aceite.
Por ejemplo, la leche se puede diluir con agua, pero no es miscible con aceite vegetal. Como se puede observar, la leche es una emulsión de aceite en agua.

(2) Método conductivo

La conductividad del agua y del aceite difiere considerablemente, y la de la emulsión de aceite/agua es cientos de veces mayor que la de la de agua/aceite. Por lo tanto, se insertan dos electrodos en la emulsión y se conecta neón en serie en el bucle, y la luz de aceite/agua se enciende.

(3) Método de tinción

Agregue 2-3 gotas de tintes a base de aceite o agua en el tubo de ensayo y juzgue el tipo de emulsión según el tipo de tinte que pueda hacer que la fase continua tenga un color uniforme.

(4) Método de humectación del papel de filtro

Deje caer la loción sobre el papel de filtro. Si el líquido se expande rápidamente y queda una pequeña gota en el centro, la loción es de tipo aceite en agua; si las gotas no se expanden, es de tipo aceite en agua.

(5) Método de refracción óptica

El diferente índice de refracción del agua y el aceite a la luz se utiliza para identificar el tipo de emulsión. Si la emulsión es de aceite en agua, las partículas actúan como captadores de luz, y solo su contorno izquierdo es visible al microscopio. Si la emulsión es de agua en aceite, las partículas actúan como astigmatismo, y solo su contorno derecho es visible al microscopio.

Los principales factores que afectan al tipo de emulsión

(1)Volumen de fase:

La teoría del volumen de fase fue propuesta por Ostwald desde una perspectiva geométrica. Suponiendo que las perlas líquidas de la loción tienen el mismo tamaño y son esferas rígidas, la fracción de volumen de fase de las perlas líquidas solo puede representar el 74,02 % del volumen total cuando están más densamente compactadas. Si el número integral del volumen de fase de las perlas líquidas es superior al 74,02 %, la loción se deformará o dañará.

(a) Emulsión tejida de pelo uniforme y rica en gotas
(b) Emulsión de apilamiento denso con gotas desiguales
(c) Las gotas de líquido no esféricas requieren apilamiento y emulsión (inestables)

Tomemos como ejemplo la emulsión de tipo O/W, si el número integral de fase del aceite es mayor que 74,02%, la emulsión solo puede formar el tipo W/0, cuando el tipo O/i es menor que 25,98% y cuando la fracción es 25,98% -74,02%, puede formar el tipo 0/W o W0.

 

Estructura molecular y propiedades de los emulsionantes - Teoría de la cuña

La teoría de la cuña se basa en la estructura espacial de los emulsionantes para determinar el tipo de emulsión. Esta teoría sugiere que las áreas transversales de los grupos hidrófilos e hidrófobos en los emulsionantes no son iguales. Las moléculas de los emulsionantes se consideran cuñas, con un extremo más grande y el otro más pequeño. El extremo más pequeño del emulsionante puede insertarse en la superficie de la gota como una cuña y disponerse direccionalmente en la interfaz aceite-agua. El extremo polar hidrófilo se extiende hacia la fase acuosa, mientras que la cadena de hidrocarburos lipófilos se extiende hacia la fase oleosa, lo que resulta en una mayor resistencia interfacial.

 

Influencia del material emulsionante en el tipo de emulsión

Además de la influencia de factores como los materiales de la composición de la emulsión y las condiciones de formación de la emulsión, las condiciones externas también influyen en el tipo de emulsión. Por ejemplo, la naturaleza hidrófila y lipófila de la pared de la emulsión es fuerte, y la emulsión O/W es fácil de formar cuando la naturaleza hidrófila de la pared de la emulsión es fuerte, mientras que la emulsión W/O es fácil de formar cuando la naturaleza lipófila de la pared de la emulsión es fuerte. Esto se debe a que el líquido necesita mantener una capa de fase continua en la pared, de modo que no sea fácil dispersarse en perlas líquidas al agitarlo. El vidrio es hidrófilo mientras que el plástico es hidrófobo, por lo que el primero es propenso a formar emulsiones O/W mientras que el segundo es propenso a formar emulsiones W/O.

 

Teoría de la velocidad de agregación de dos fases

La teoría de la velocidad de coalescencia parte de la influencia de la velocidad de coalescencia de los dos tipos de gotas que componen la emulsión en la emulsión, y juzga que la velocidad de coalescencia de los dos tipos de gotas depende de la velocidad de coalescencia de los dos tipos de gotas cuando la emulsión, el tiburón y la matanza juntos cubren la demanda.

 

Temperatura

Un aumento de temperatura reducirá el grado de hidratación de los grupos hidrófilos, reduciendo así la hidrofilicidad de las moléculas. Por lo tanto, la emulsión 0/w formada a bajas temperaturas puede transformarse en una emulsión W/O al calentarse. Esta temperatura de transición es la temperatura a la que las propiedades hidrófilas y lipófilas del surfactante alcanzan un equilibrio adecuado, conocido como temperatura de transición de fase (TIP).

Sin embargo, cuando la concentración de emulsionante es lo suficientemente grande como para superar la influencia de la propiedad humectante del material emulsionante, el tipo de emulsión formada solo depende de la naturaleza del emulsionante en sí y no tiene nada que ver con la hidrofilicidad y lipofilicidad de la pared del vaso.