โดยทั่วไป เฟสหนึ่งของอิมัลชันคือน้ำหรือสารละลายในน้ำ ซึ่งเรียกว่าเฟสน้ำ อีกเฟสหนึ่งคือเฟสอินทรีย์ที่ไม่สามารถผสมกับน้ำได้ ซึ่งเรียกว่าเฟสน้ำมัน

1、การจำแนกประเภท

วิธีการจำแนกสามวิธี:

1. จำแนกตามแหล่งที่มา: ผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ และผลิตภัณฑ์สังเคราะห์;

2. จำแนกตามน้ำหนักโมเลกุล: อิมัลซิไฟเออร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (c10-c20) และอิมัลซิไฟเออร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (c พัน)

3. เมื่อพิจารณาว่าสามารถแตกตัวเป็นไอออนในสารละลายน้ำได้หรือไม่ สามารถแบ่งได้เป็นประเภทไอออนิก (แอนไอออน แคตไอออน และแอนไอออนและแคตไอออน) และประเภทไม่มีไอออนิก

นี่เป็นวิธีการจำแนกประเภทที่ใช้กันทั่วไปที่สุด

 

2、หน้าที่และหลักการของอิมัลซิไฟเออร์

หน้าที่หลักของอิมัลซิไฟเออร์คือการลดแรงตึงผิวของของเหลวสองชนิดที่กำลังทำอิมัลชัน ดังนั้น เมื่อใช้สารลดแรงตึงผิวเป็นอิมัลซิไฟเออร์ ปลายด้านหนึ่งของกลุ่มไฮโดรโฟบิกจะดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคของเหลวที่ไม่ละลายน้ำ (เช่น น้ำมัน) ในขณะที่กลุ่มไฮโดรฟิลิกจะยื่นเข้าหาน้ำ สารลดแรงตึงผิวจะถูกจัดเรียงในทิศทางเดียวกันบนพื้นผิวของอนุภาคของเหลวเพื่อสร้างฟิล์มดูดซับไฮโดรฟิลิก (ฟิล์มส่วนต่อประสาน) เพื่อลดแรงดึงดูดซึ่งกันและกันระหว่างหยดของเหลว ลดแรงตึงผิวระหว่างสองเฟส และส่งเสริมการกระจายตัวซึ่งกันและกันจนเกิดเป็นอิมัลชัน

ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงของมาส์กหน้าแบบอินเตอร์เฟเชียล เมื่อมีความเข้มข้นสูง โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวจำนวนมากจะถูกดูดซับบนอินเตอร์เฟเชียล ทำให้เกิดมาส์กหน้าที่อินเตอร์เฟเชียลมีความหนาแน่นและแข็งแรง

อิมัลซิไฟเออร์แต่ละชนิดมีประสิทธิภาพในการอิมัลชันที่แตกต่างกัน และปริมาณอิมัลชันที่ต้องการเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในการอิมัลชันที่ดีที่สุดก็แตกต่างกันไป โดยทั่วไป ยิ่งแรงโมเลกุลของอิมัลซิไฟเออร์ที่ก่อตัวเป็นขอบมาส์กหน้ามีมากเท่าใด ความแข็งแรงของฟิล์มก็จะยิ่งสูงขึ้น และอิมัลชันก็จะยิ่งเสถียรมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ยิ่งแรงโมเลกุลน้อย ความแข็งแรงของฟิล์มก็จะยิ่งต่ำลง และอิมัลชันก็จะยิ่งไม่เสถียรมากขึ้นเท่านั้น

เมื่อมีโมเลกุลอินทรีย์ที่มีขั้ว เช่น แอลกอฮอล์ไขมัน กรดไขมัน และเอมีนไขมันอยู่ในมาส์กหน้า ความแข็งแรงของเมมเบรนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากโมเลกุลอิมัลซิไฟเออร์ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลที่มีขั้ว เช่น แอลกอฮอล์ กรด และเอมีนในชั้นการดูดซับที่เชื่อมต่อกัน ก่อให้เกิดสารประกอบเชิงซ้อน ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงของมาส์กหน้า

อิมัลซิไฟเออร์ที่ประกอบด้วยสารลดแรงตึงผิวมากกว่าสองชนิดเป็นอิมัลซิไฟเออร์แบบผสม เนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่ง แรงตึงผิวที่ผิวสัมผัสจึงลดลงอย่างมาก ปริมาณอิมัลซิไฟเออร์ที่ดูดซับบนผิวสัมผัสจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก และเพิ่มความหนาแน่นและความแข็งแรงของมาส์กหน้าแบบผิวสัมผัสที่ขึ้นรูปแล้ว

ในระหว่างการก่อตัวของอิมัลชัน แรงตึงผิวระหว่างน้ำมันและน้ำจะลดลงอย่างมากเนื่องจากสารลดแรงตึงผิวเข้ามาเกี่ยวข้อง ทำให้อิมัลชันมีความเสถียร อย่างไรก็ตาม อิมัลชันยังคงมีแรงตึงผิวระหว่างน้ำมันและน้ำอยู่ ซึ่งไม่สามารถลดลงถึงศูนย์ได้เนื่องจากข้อจำกัดด้าน CMC หรือความสามารถในการละลาย ดังนั้น โลชั่นจึงเป็นระบบที่ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์

แรงตึงผิวระหว่างน้ำมันและน้ำของไมโครอิมัลชันนั้นต่ำมากจนไม่สามารถวัดได้ เป็นระบบที่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งส่วนใหญ่ทำได้โดยการเติมสารลดแรงตึงผิวชนิดที่สองที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง (เช่น แอลกอฮอล์ขนาดกลาง เช่น เพนทานอล เฮกซานอล และเฮปทานอล หรือที่เรียกว่าสารลดแรงตึงผิวร่วม) ซึ่งสามารถลดแรงตึงผิวระหว่างน้ำมันและน้ำให้อยู่ในระดับที่น้อยมาก แม้จะทำให้เกิดค่าติดลบทันที ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยสมการการดูดซับของกิบส์สำหรับระบบที่มีส่วนประกอบหลายส่วน

 

3、ประเภทของอิมัลชัน

พิมพ์

อิมัลชันทั่วไป ชนิดหนึ่งมีสถานะเป็นน้ำหรือสารละลายในน้ำ และอีกสถานะหนึ่งเป็นสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำ เช่น ไขมัน ขี้ผึ้ง เป็นต้น อิมัลชันที่เกิดจากน้ำและน้ำมันสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท:

(ก) ชนิดน้ำมันในน้ำ (O'W)
(e) นมผสม (W/O/W)
(b) ชนิดน้ำมันในน้ำ (W/O)

(1) อิมัลชันน้ำมัน/น้ำ (0/W) คืออิมัลชันน้ำมันที่กระจายตัวในน้ำ น้ำมันเป็นเฟสกระจายตัว (เฟสภายใน) และน้ำเป็นเฟสต่อเนื่อง (เฟสภายนอก) อิมัลชันน้ำมันในน้ำ ซึ่งสามารถเจือจางด้วยน้ำได้ เช่น นม นมถั่วเหลือง เป็นต้น

(2) อิมัลชันน้ำ/น้ำมัน (W/0) คือ น้ำที่กระจายตัวในน้ำมัน น้ำเป็นเฟสกระจายตัว (เฟสภายใน) และน้ำมันเป็นเฟสต่อเนื่อง (เฟสภายนอก) ของน้ำในอิมัลชันน้ำมัน อิมัลชันประเภทนี้สามารถเจือจางด้วยน้ำมันได้ เช่น เนยเทียม น้ำมันดิบ เป็นต้น

(3) อิมัลชันรูปวงแหวน เกิดจากการกระจายตัวของน้ำและน้ำมันสลับกันเป็นชั้นๆ โดยทั่วไปจะมีอยู่ 2 รูปแบบ คือ น้ำมันในน้ำและน้ำมันในน้ำมัน 0/W/0 (กล่าวคือ เฟสน้ำที่มีหยดน้ำมันกระจายตัวแขวนลอยอยู่ในเฟสน้ำมัน และน้ำในน้ำมันและน้ำในน้ำ W/0/W (กล่าวคือ เฟสน้ำมันที่มีหยดน้ำมันกระจายตัวแขวนลอยอยู่ในเฟสน้ำ) อิมัลชันประเภทนี้พบได้น้อยและมักพบในน้ำมันดิบ

 

วิธีการตรวจสอบชนิดของอิมัลชัน

(1) วิธีการเจือจาง

เจือจางอิมัลชันด้วยของเหลวชนิดเดียวกันกับเฟสต่อเนื่อง อิมัลชันที่ละลายน้ำได้คือชนิดน้ำมัน/น้ำ และอิมัลชันที่ละลายน้ำมันคือชนิดน้ำ/น้ำมัน
ตัวอย่างเช่น นมสามารถเจือจางด้วยน้ำได้ แต่ไม่สามารถผสมกับน้ำมันพืชได้ จะเห็นได้ว่านมเป็นอิมัลชัน O/W

(2) วิธีการนำไฟฟ้า

ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำและน้ำมันมีความแตกต่างกันอย่างมาก และค่าการนำไฟฟ้าของอิมัลชันน้ำมัน/น้ำมีค่าสูงกว่าค่าการนำไฟฟ้าของน้ำ/น้ำมันหลายร้อยเท่า ดังนั้นจึงมีการใส่อิเล็กโทรดสองขั้วลงในอิมัลชัน และต่อนีออนแบบอนุกรมในวงจร และไฟน้ำมัน/น้ำจะสว่างขึ้น

(3) วิธีการย้อมสี

หยดสีน้ำมันหรือสีน้ำ 2-3 หยดลงในหลอดทดลอง แล้วประเมินประเภทของอิมัลชันตามประเภทของสีที่สามารถทำให้เฟสต่อเนื่องมีสีสม่ำเสมอได้

(4) วิธีการทำให้กระดาษกรองเปียก

หยดโลชั่นลงบนกระดาษกรอง หากของเหลวสามารถขยายตัวได้อย่างรวดเร็วและมีหยดเล็กๆ เหลืออยู่ตรงกลาง แสดงว่าโลชั่นเป็นน้ำมันในน้ำ หากหยดโลชั่นไม่ขยายตัว แสดงว่าโลชั่นเป็นน้ำมันในน้ำ

(5) วิธีการหักเหแสง

ดัชนีหักเหแสงที่แตกต่างกันของน้ำและน้ำมันถูกนำมาใช้เพื่อระบุชนิดของอิมัลชัน หากอิมัลชันเป็นน้ำมันในน้ำ อนุภาคจะทำหน้าที่รวบรวมแสง และจะมองเห็นได้เฉพาะโครงร่างด้านซ้ายของอนุภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์ หากอิมัลชันเป็นน้ำในน้ำมัน อนุภาคจะทำหน้าที่ทำให้เกิดภาวะสายตาเอียง และจะมองเห็นได้เฉพาะโครงร่างด้านขวาของอนุภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์

ปัจจัยหลักที่มีผลต่อชนิดของอิมัลชัน

(1)ปริมาตรเฟส:

ทฤษฎีปริมาตรเฟสถูกเสนอโดย ออสต์วาลด์ จากมุมมองทางเรขาคณิต แนวคิดคือ หากสมมติว่าเม็ดของเหลวของโลชั่นมีขนาดเท่ากันและเป็นทรงกลมแข็ง เศษส่วนปริมาตรเฟสของเม็ดของเหลวสามารถคิดเป็น 74.02% ของปริมาตรทั้งหมดได้เมื่อเม็ดของเหลวอัดแน่นที่สุด หากเลขอินทิกรัลปริมาตรเฟสของเม็ดของเหลวมากกว่า 74.02% โลชั่นจะเสียรูปหรือเสียหาย

(ก) อิมัลชันแบบขนที่ทอด้วยหยดของเหลวที่สม่ำเสมอ
(b) อิมัลชันแบบหยดหนาแน่นไม่สม่ำเสมอ
(c) หยดของเหลวที่ไม่เป็นทรงกลมต้องอาศัยการเรียงซ้อนและการอิมัลชัน (ไม่เสถียร)

ยกตัวอย่างอิมัลชันประเภท O/W หากเลขอินทิกรัลเฟสของน้ำมันมากกว่า 74.02% อิมัลชันจะสร้างได้เฉพาะประเภท W/0 เท่านั้น เมื่อประเภท O/i น้อยกว่า 25.98% และเมื่อเศษส่วนอยู่ที่ 25.98% -74.02% อิมัลชันนั้นอาจสร้างได้ทั้งประเภท 0/W หรือ W0 ก็ได้

 

โครงสร้างโมเลกุลและคุณสมบัติของอิมัลซิไฟเออร์ - ทฤษฎีลิ่ม

ทฤษฎีลิ่มอิงโครงสร้างเชิงพื้นที่ของอิมัลซิไฟเออร์เพื่อกำหนดประเภทของอิมัลชัน ทฤษฎีลิ่มชี้ให้เห็นว่าพื้นที่หน้าตัดของกลุ่มชอบน้ำและไม่ชอบน้ำในอิมัลซิไฟเออร์ไม่เท่ากัน โมเลกุลของอิมัลซิไฟเออร์ถูกมองว่าเป็นลิ่ม โดยปลายด้านหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่าและอีกด้านมีขนาดเล็กกว่า ปลายด้านที่เล็กกว่าของอิมัลซิไฟเออร์สามารถสอดเข้าไปในพื้นผิวของหยดของเหลวเหมือนลิ่มและจัดเรียงในลักษณะทิศทางที่รอยต่อระหว่างน้ำมันและน้ำ ปลายขั้วที่ชอบน้ำจะยื่นเข้าไปในเฟสน้ำ ในขณะที่โซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ชอบไขมันจะยื่นเข้าไปในเฟสน้ำมัน ส่งผลให้ความแข็งแรงของรอยต่อเพิ่มขึ้น

 

อิทธิพลของวัสดุอิมัลซิไฟเออร์ต่อชนิดของอิมัลชัน

นอกจากอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ เช่น วัสดุประกอบอิมัลชันและสภาวะการก่อตัวอิมัลชันแล้ว สภาวะภายนอกยังส่งผลต่อชนิดของอิมัลชันอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ลักษณะชอบน้ำและชอบไขมันของผนังอิมัลชันมีความเข้มข้นสูง และอิมัลชัน O/W จะก่อตัวได้ง่ายเมื่อลักษณะชอบน้ำของผนังอิมัลชันมีความเข้มข้นสูง ในขณะที่อิมัลชัน W/O จะก่อตัวได้ง่ายเมื่อลักษณะชอบไขมันของผนังอิมัลชันมีความเข้มข้นสูง เหตุผลก็คือของเหลวจำเป็นต้องรักษาชั้นของเฟสที่ต่อเนื่องบนผนัง เพื่อไม่ให้กระจายตัวเป็นเม็ดของเหลวได้ง่ายเมื่อคน แก้วมีคุณสมบัติชอบน้ำ ในขณะที่พลาสติกมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ ดังนั้นแก้วจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดอิมัลชัน O/W ในขณะที่พลาสติกมีแนวโน้มที่จะเกิดอิมัลชัน W/O

 

ทฤษฎีความเร็วการรวมตัวของสองเฟส

ทฤษฎีความเร็วการรวมตัวเริ่มต้นจากอิทธิพลของความเร็วการรวมตัวของละอองน้ำสองประเภทที่ประกอบเป็นอิมัลชันที่มีต่ออิมัลชัน และตัดสินว่าความเร็วการรวมตัวของละอองน้ำสองประเภทขึ้นอยู่กับความเร็วการรวมตัวของละอองน้ำสองประเภทเมื่ออิมัลชัน ชาร์ก และคิล รวมกันครอบคลุมความต้องการ

 

อุณหภูมิ

การเพิ่มอุณหภูมิจะลดระดับความชื้นของหมู่ไฮโดรฟิลิก ส่งผลให้คุณสมบัติชอบน้ำของโมเลกุลลดลง ดังนั้น อิมัลชัน 0/w ที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำอาจเปลี่ยนเป็นอิมัลชัน W/0 เมื่อได้รับความร้อน อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะนี้คืออุณหภูมิที่คุณสมบัติชอบน้ำและชอบไขมันของสารลดแรงตึงผิวเข้าสู่ภาวะสมดุลที่เหมาะสม ซึ่งเรียกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเฟส (PIT)

อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของอิมัลซิไฟเออร์มีมากพอที่จะเอาชนะอิทธิพลของคุณสมบัติการเปียกของวัสดุอิมัลซิไฟเออร์ ประเภทของอิมัลชันที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับลักษณะของอิมัลซิไฟเออร์เท่านั้น และไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติชอบน้ำและคุณสมบัติชอบไขมันของผนังหลอดเลือดแต่อย่างใด