Nhìn chung, một pha của nhũ tương là nước hoặc dung dịch nước, được gọi là pha nước; Pha còn lại là pha hữu cơ không trộn lẫn với nước, được gọi là pha dầu.

1、 Phân loại

Ba phương pháp phân loại:

1. Phân loại theo nguồn gốc: sản phẩm tự nhiên và sản phẩm tổng hợp;

2. Phân loại theo trọng lượng phân tử: chất nhũ hóa có trọng lượng phân tử thấp (c10-c20) và chất nhũ hóa có trọng lượng phân tử cao (c hàng nghìn);

3. Theo khả năng ion hóa trong dung dịch nước, có thể chia thành loại ion (anion, cation và anion và cation) và loại không ion.

Đây là phương pháp phân loại được sử dụng phổ biến nhất.

 

2、 Chức năng và nguyên lý của chất nhũ hóa

Chức năng chính của chất nhũ hóa là làm giảm sức căng bề mặt của hai chất lỏng được nhũ hóa. Do đó, khi sử dụng chất hoạt động bề mặt làm chất nhũ hóa, một đầu của nhóm kỵ nước sẽ hấp phụ lên bề mặt các hạt chất lỏng không hòa tan (như dầu), trong khi đầu còn lại của nhóm ưa nước sẽ hướng về phía nước. Chất hoạt động bề mặt được sắp xếp theo hướng trên bề mặt các hạt chất lỏng để tạo thành một màng hấp phụ ưa nước (màng giao diện), nhằm giảm lực hút lẫn nhau giữa các giọt, giảm sức căng bề mặt giữa hai pha và thúc đẩy sự phân tán lẫn nhau để tạo thành nhũ tương.

Nồng độ chất hoạt động bề mặt ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của mặt nạ giao diện. Với nồng độ cao, nhiều phân tử chất hoạt động bề mặt được hấp thụ trên giao diện, tạo thành mặt nạ giao diện dày đặc và bền chắc.

Các chất nhũ hóa khác nhau có hiệu quả nhũ hóa khác nhau, và lượng cần thiết để đạt được hiệu quả nhũ hóa tối ưu cũng khác nhau. Nhìn chung, lực phân tử của chất nhũ hóa tạo thành ranh giới mặt nạ càng lớn thì độ bền màng càng cao và kem dưỡng càng ổn định; ngược lại, lực càng nhỏ thì độ bền màng càng thấp và nhũ tương càng không ổn định.

Khi có các phân tử hữu cơ phân cực như cồn béo, axit béo và amin béo trong mặt nạ, độ bền của màng được cải thiện đáng kể. Điều này là do các phân tử nhũ hóa tương tác với các phân tử phân cực như cồn, axit và amin trong lớp hấp phụ giao diện để tạo thành phức hợp, làm tăng độ bền của mặt nạ giao diện.

Chất nhũ hóa được tạo thành từ hơn hai chất hoạt động bề mặt là chất nhũ hóa hỗn hợp. Do sự tương tác mạnh mẽ giữa các phân tử, sức căng bề mặt giảm đáng kể, lượng chất nhũ hóa hấp phụ trên bề mặt tăng đáng kể, mật độ và độ bền của mặt nạ giao diện được tạo thành cũng tăng lên.

Trong quá trình hình thành nhũ tương, sức căng bề mặt giữa dầu và nước giảm đáng kể do sự tham gia của chất hoạt động bề mặt, và nhũ tương trở nên ổn định. Tuy nhiên, vẫn còn sức căng bề mặt giữa dầu và nước trong nhũ tương, không thể đạt đến 0 do hạn chế về CMC hoặc độ hòa tan. Do đó, sữa dưỡng thể là một hệ thống không ổn định về mặt nhiệt động lực học.

Sức căng bề mặt giữa dầu và nước của nhũ tương vi mô thấp đến mức không thể đo được. Đây là một hệ thống ổn định nhiệt động. Điều này chủ yếu đạt được bằng cách thêm một loại chất hoạt động bề mặt thứ hai có tính chất hoàn toàn khác (chẳng hạn như các loại cồn có kích thước trung bình như pentanol, hexanol và heptanol, được gọi là chất hoạt động bề mặt đồng), có thể làm giảm thêm sức căng bề mặt xuống mức rất nhỏ, thậm chí dẫn đến giá trị âm tức thời. Điều này có thể được giải thích bằng phương trình hấp phụ Gibbs cho các hệ thống đa thành phần.

 

3、Loại nhũ tương

Kiểu

Nhũ tương thông thường, một pha là nước hoặc dung dịch nước, pha còn lại là chất hữu cơ không tan trong nước, chẳng hạn như mỡ, sáp, v.v. Nhũ tương được hình thành bởi nước và dầu có thể được chia thành ba loại:

(a) Loại dầu trong nước (O'W)
(e) Sữa hỗn hợp (W/O/W)
(b) Loại dầu trong nước (W/O)

(1) Nhũ tương dầu/nước (0/W), dầu phân tán trong nước. Dầu là pha phân tán (pha nội), nước là pha liên tục (pha ngoại), nhũ tương dầu trong nước, có thể pha loãng bằng nước. Ví dụ như sữa, sữa đậu nành, v.v.

(2) Nhũ tương nước/dầu (W/O), nước phân tán trong dầu. Nước là pha phân tán (pha nội) và dầu là pha liên tục (pha ngoại) của nhũ tương nước trong dầu. Loại nhũ tương này có thể được pha loãng với dầu. Ví dụ như bơ nhân tạo, dầu thô, v.v.

(3) Nhũ tương hình vòng, được hình thành bằng cách phân tán xen kẽ các pha nước và dầu theo từng lớp, chủ yếu có hai dạng: dầu trong nước và dầu trong dầu 0/W/0 (tức là pha nước với các giọt dầu phân tán lơ lửng trong pha dầu và nước trong dầu và nước trong nước W/0/W (tức là pha dầu với các giọt nước phân tán lơ lửng trong pha nước). Loại nhũ tương này hiếm và thường tồn tại trong dầu thô.

 

Phương pháp kiểm tra loại nhũ tương

(1) Phương pháp pha loãng

Pha loãng nhũ tương với cùng chất lỏng với pha liên tục. Nhũ tương tan trong nước là loại dầu/nước, và nhũ tương tan trong dầu là loại nước/dầu.
Ví dụ, sữa có thể pha loãng với nước, nhưng không thể trộn lẫn với dầu thực vật. Có thể thấy sữa là nhũ tương O/W.

(2) Phương pháp dẫn điện

Độ dẫn điện của nước và dầu khác nhau rất nhiều, và độ dẫn điện của nhũ tương dầu/nước lớn hơn độ dẫn điện của nước/dầu hàng trăm lần. Do đó, hai điện cực được đưa vào nhũ tương và đèn neon được mắc nối tiếp vào vòng lặp, đèn dầu/nước sẽ sáng.

(3) Phương pháp nhuộm

Nhỏ 2-3 giọt thuốc nhuộm gốc dầu hoặc gốc nước vào ống nghiệm, đánh giá loại nhũ tương để biết loại thuốc nhuộm nào có thể làm cho pha liên tục có màu đều.

(4) Phương pháp làm ướt giấy lọc

Nhỏ dung dịch lên giấy lọc. Nếu dung dịch có thể giãn nở nhanh và còn sót lại một giọt nhỏ ở giữa thì dung dịch đó là dầu trong nước; nếu dung dịch không giãn nở thì đó là dầu trong nước.

(5) Phương pháp khúc xạ quang học

Chiết suất khác nhau của nước và dầu đối với ánh sáng được sử dụng để xác định loại nhũ tương. Nếu nhũ tương là dầu trong nước, các hạt đóng vai trò thu thập ánh sáng và chỉ có thể nhìn thấy đường viền bên trái của các hạt dưới kính hiển vi; nếu nhũ tương là nước trong dầu, các hạt đóng vai trò loạn thị và chỉ có thể nhìn thấy đường viền bên phải của các hạt dưới kính hiển vi;

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến loại nhũ tương

(1)Thể tích pha:

Lý thuyết thể tích pha được Ostwald đề xuất từ ​​góc độ hình học. Quan điểm này cho rằng, giả sử các hạt lỏng của kem dưỡng da có cùng kích thước và hình cầu cứng, thì tỷ lệ thể tích pha của các hạt lỏng chỉ có thể chiếm 74,02% tổng thể tích khi chúng được đóng gói dày đặc nhất. Nếu số nguyên thể tích pha của các hạt lỏng lớn hơn 74,02%, kem dưỡng da sẽ bị biến dạng hoặc hư hỏng.

(a) Nhũ tương dệt dạng hạt đồng nhất
(b) Nhũ tương xếp chồng dày đặc giọt không đồng đều
(c) Các giọt chất lỏng không hình cầu cần phải xếp chồng và nhũ tương (không ổn định)

Lấy nhũ tương loại O/W làm ví dụ, nếu số tích phân pha của dầu lớn hơn 74,02%, nhũ tương chỉ có thể tạo thành loại W/0, khi loại O/i nhỏ hơn 25,98% và khi tỷ lệ là 25,98% -74,02%, nó có thể tạo thành loại 0/W hoặc W0.

 

Cấu trúc phân tử và tính chất của chất nhũ hóa - Lý thuyết nêm

Lý thuyết nêm dựa trên cấu trúc không gian của chất nhũ hóa để xác định loại nhũ tương. Lý thuyết nêm cho rằng diện tích mặt cắt ngang của các nhóm ưa nước và kỵ nước trong chất nhũ hóa không bằng nhau. Các phân tử chất nhũ hóa được xem như các nêm, với một đầu lớn hơn và đầu kia nhỏ hơn. Đầu nhỏ hơn của chất nhũ hóa có thể được đưa vào bề mặt của giọt như một cái nêm và được sắp xếp theo hướng tại giao diện dầu-nước. Đầu phân cực ưa nước mở rộng vào pha nước, trong khi chuỗi hydrocarbon ưa dầu mở rộng vào pha dầu, dẫn đến tăng cường độ giao diện.

 

Ảnh hưởng của vật liệu nhũ hóa đến loại nhũ tương

Ngoài ảnh hưởng của các yếu tố như vật liệu thành phần nhũ tương và điều kiện hình thành nhũ tương, các điều kiện bên ngoài cũng có tác động đến loại nhũ tương. Ví dụ, bản chất ưa nước và ưa dầu của thành nhũ tương mạnh, và nhũ tương O/W dễ hình thành khi bản chất ưa nước của thành nhũ tương mạnh, trong khi nhũ tương W/O dễ hình thành khi bản chất ưa dầu của thành nhũ tương mạnh. Lý do là chất lỏng cần duy trì một lớp pha liên tục trên thành, do đó không dễ bị phân tán thành các hạt lỏng khi khuấy. Thủy tinh là ưa nước trong khi nhựa là kỵ nước, do đó thủy tinh dễ hình thành nhũ tương O/W trong khi nhựa dễ hình thành nhũ tương W/O.

 

Lý thuyết về vận tốc kết tụ của hai pha

Lý thuyết về tốc độ hợp nhất bắt đầu từ ảnh hưởng của tốc độ hợp nhất của hai loại giọt tạo nên nhũ tương lên nhũ tương và đánh giá rằng tốc độ hợp nhất của hai loại giọt phụ thuộc vào tốc độ hợp nhất của hai loại giọt khi nhũ tương, cá mập và giết chết cùng nhau đáp ứng nhu cầu.

 

Nhiệt độ

Nhiệt độ tăng sẽ làm giảm độ hydrat hóa của các nhóm ưa nước, do đó làm giảm tính ưa nước của các phân tử. Do đó, nhũ tương 0/w hình thành ở nhiệt độ thấp có thể chuyển thành nhũ tương W/O khi đun nóng. Nhiệt độ chuyển pha này là nhiệt độ mà tính chất ưa nước và ưa dầu của chất hoạt động bề mặt đạt đến trạng thái cân bằng thích hợp, được gọi là nhiệt độ chuyển pha PIT.

Tuy nhiên, khi nồng độ chất nhũ hóa đủ lớn để khắc phục ảnh hưởng của tính chất làm ướt của vật liệu nhũ hóa, loại nhũ tương hình thành chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất nhũ hóa và không liên quan gì đến tính ưa nước và ưa mỡ của thành mạch.