Получение эмульсии

Рис. 1. Схема расположения частиц твердого эмульгатора на поверхности капелек эмульсии:

1) эмульсия первого рода, эмульгатор гидрофильный;

2) эмульсия второго рода, эмульгатор гидрофобный.

В случае 1а и 2б крупинки твердого эмульгатора находятся с наружной стороны капелек и эти эмульсии устойчивы. В случае 1б и 2а крупинки находятся внутри капельки и эмульсия неустойчива, быстро расслаивается. Величина капель эмульсии зависит от количества взятого порошка. Чем больше порошка, тем большую поверхность он может защитить и тем меньше капли эмульсии. Однако слишком большое количество эмульгатора нежелательно. Наиболее устойчивые эмульсии получают при некоторой оптимальной концентрации порошка в системе. Стабилизация эмульсии твердым эмульгатором возможна только при условии, что размер частиц порошка меньше размера капелек эмульсии. В то же время слишком мелкие частицы порошка, способные совершать интенсивное броуновское движение, на прилипают к поверхности капелек и не образуют защитного слоя. К числу лиофильных эмульгаторов относятся белки (казеин, желатин, альбумин и др.), некоторые смолы, мыла и ряд синтетических продуктов. Как видно из этого перечня эмульгаторами могут служить вещества сильно отличающиеся друг от друга по химической природе и по физическим свойствам. Почти все перечисленные эмульгаторы являются поверхостно-активными в отношении поверхности раздела обеих жидкостей, и следовательно, адсорбируется на этой поверхности и понижают поверхностное натяжение. Вследствие того, что уменьшается , облегчается работа эмульгирования. Однако для того, чтобы вещество могло проявлять себя как эмульгатор для данной системы, этого еще недостаточно. Эмульгатор в абсорбированном состоянии должен образовать пленку, обладающую достаточной механической прочностью при очень малой толщине. Для характеристики эмульгатора весьма существенно его отношение к обеим жидкостям, образующих эмульсию. Вещества, растворимые в воде и нерастворимые в другой жидкой фазе, являются хорошими эмульгаторами для эмульсий типа "м/в". Примером такого эмульгатора может служить олеат натрия или другие мыла щелочных металлов. Вещества, хорошо растворимые в неполярной фазе и мало растворимые в воде, эмульгируют "воду в масле". Эмульгаторами для системы типа "в/м" являются мыла металлов Са, Zn, Al, Mg и др., которые плохо растворимы в воде и хорошо в маслах и углеводородах. Много ценных эмульгаторов получают в настоящее время синтетически. Таковы, например, щелочные соли сульфоновых кислот. Их общая формула имеет вид:

где R - углеводородный радикал, содержащий 10-15 атомов углерода.

Все перечисленные эмульгаторы имеют поверхностно-активный анион. Есть также катион - активные эмульгаторы, например, ацетилдиметилбензиламмонийхлорид:

Рис.2. Схема расположения молекул эмульгатора на поверхности капелек эмульсии первого и второго рода. В левой части рисунка кадмиевое мыло, в правой - натриевое мыло.

Эффективность эмульгатора характеризуют специальным числом - гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ). Для эмульгирующего действия необходимо некоторое оптимальное соотношение гидрофильных и липофильных молекул ПАВ. Гидрофильные свойства определяются взаимодействием полярной группы с водой, липофильные - взаимодействием неполярной цепи с маслом. В результате преобладающей гидрофильности короткоцепочных ПАВ происходит втягивание их из пограничного слоя в воду (рис. 3а), в то время, как длиноцепочные ПАВ с преобладающими липофильными свойствами втягиваются в фазу масла (рис. 3б). Из сказанного следует вывод: для хорошего эмульгирующего действия необходима относительная уравновешенность с некоторым дебалансом в пользу полярной или неполярной части (рис. 3в).