Агрегативная устойчивость эмульсий и природа эмульгатора

Агрегативная устойчивость эмульсий и природа эмульгатора

Эмульсии, как и все коллоидные и микрогетерогенные систе­мы, агрегативно неустойчивы. Агрегативная неустой­чивость эмульсий проявляется в самопроизвольном образовании агрегатов капелек с последующим слиянием (коалесценцией) от­дельных капелек друг с другом. В пределе это может приводить к полному разрушению эмульсий и разделению ее на два слоя.

Агрегативную устойчивость эмульсий характеризуют либо ско­ростью расслаивания эмульсии, либо продолжительностью суще­ствования (временем жизни) отдельных капелек в контакте друг с другом или с межфазной поверхностью.

По первому методу находят объем отслоившейся дисперсной фазы (или дисперсионной среды) за определенное время и выра­жают его в процентах от объема всей эмульсии. Проводя такие определения для различного времени, протекшего с момента из­готовления эмульсии, и откладывая полученные значения по оси ординат, а соответствующее время — по оси абсцисс, получают ки­нетическую кривую, характеризующую устойчивость эмульсии. Так как при разрушении эмульсии в цилиндрическом сосуде ко­личество выделившейся фазы пропорционально высоте соответ­ствующего слоя жидкости, то вместо объемов можно пользо­ваться высотой образовавшегося слоя той или иной фазы.

Если количество выделившейся при разрушении эмульсии фазы пропорционально времени, устойчивость эмульсии можно также характеризовать временем ее существования. Время су­ществования эмульсии т (в сек) можно найти из уравнения

t = H/v

где   H — высота   столба   эмульсии,   см;

v — скорость  выделения  фазы,  см/сек.

Время жизни капли эмульсии определяется по времени су­ществования капли у соответствующей межфазной поверхности. Если хотят, например, определить время жизни капли бензола в воде в присутствии эмульгатора, то слой бензола наслаивают на слой воды и с помощью пипетки с оттянутым концом осторожно наносят   каплю   воды   на   межфазную   поверхность со  стороны бензола.    Подобным   же образом  поступают и  с  каплей  бензола,   однако  в  этом  слу­чае каплю подводят к поверхности с помощью пипетки с загнутым концом снизу, со стороны водного слоя. В обоих случаях регистрируют время, которое проходит с момента образования капли до момента ее коалесценции с соответствующей фазой. Это время обычно взаимосвязано с устойчивостью эмуль­сии. Если применялся водорастворимый стабилизатор, устойчивость у межфазной границы капли бензола в воде всегда выше устойчивости капли раствора стабилизатора в бензоле. Это пока­зывает, что при применении-водорастворимого эмульгатора будет образовываться эмульсия типа м/в. Если применялся эмульга­тор, растворимый в бензоле, результаты получаются обратными.

Рекомендуемые материалы

На агрегативную устойчи­вость эмульсий сильнее всего влияют природа и количество содержащегося в системе эмуль­гатора. Наличие ста­билизатора на границе раздела фаз вызывает возникновение меж­ду капельками энергетического барьера.

Природа эмульгатора определяет не только устойчивость, но и тип эмульсии. Опыт показывает, что гидро­фильные эмульгаторы, лучше растворимые в воде, чем в углеводородах, способствуют образованию эмульсии типа м/в, а гидро­фобные эмульгаторы, лучше растворимые в углеводородах,—эмульсий типа в/м (правило Банкрофта). Эмульгатор будет препятствовать слипа­нию или коалесценции капелек только тогда, когда он находит­ся у поверхности с наружной стороны капельки, т. е. лучше рас­творяется в дисперсионной среде.

Классификация управленческих решений - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

В качестве эмульгаторов могут применяться различные по своей природе вещества: ионогенные ПАВ, неионные ПАВ, высокомолекулярные соединения и даже порошки.

Стабилизующее действие мыл и мылоподобных веществ на эмульсии типа м/в в настоящее время объясняется двумя различ­ными факторами устойчивости.

Первый фактор —электрический заряд, возникший на по­верхности капелек эмульсий, стабилизованных мылами, в ре­зультате адсорбции органических ионов мыла и образования двой­ного электрического слоя, аналогичного тому, который существует на поверхности частиц типичных гидрофобных золей.

Для того, чтобы происходила адсорбция органического иона, он должен быть достаточно поверхностно-активным и обладать длинной углеводородной цепью. Этим объясняется, почему эмульсии типа м/в могут быть стабилизованы только сравнительно вы­сокомолекулярными мылами (щелочными солями лауриновой кис­лоты).

Второй фактор устойчивости концентрированных эмульсий типа м/в сводится к образованию на поверхности их капелек структурированных гелеобразных слоев эмульгатора, обладаю­щих высокой структурной вязкостью и прочностью при одновремен­ной сольватированности внешней поверхности таких оболочек дисперсионной средой.

Этот фактор приобретает наибольшее зна­чение при повышении концентрации дисперсной фазы с перехо­дом к предельно концентрированным эмульсиям.