Im Allgemeinen besteht eine Phase der Emulsion aus Wasser oder einer wässrigen Lösung, die als wässrige Phase bezeichnet wird. Die andere Phase ist eine organische Phase, die nicht mit Wasser mischbar ist und als Ölphase bezeichnet wird.

1. Klassifizierung

Drei Klassifizierungsmethoden:

1. Klassifiziert nach Quelle: Naturprodukte und synthetische Produkte;

2. Klassifizierung nach Molekulargewicht: Emulgatoren mit niedrigem Molekulargewicht (c10-c20) und Emulgatoren mit hohem Molekulargewicht (c Tausend);

3. Je nachdem, ob es in wässriger Lösung ionisieren kann, kann es in den ionischen Typ (Anionen, Kationen und Anionen und Kationen) und den nichtionischen Typ unterteilt werden.

Dies ist die am häufigsten verwendete Klassifizierungsmethode.

 

2. Funktion und Prinzip von Emulgatoren

Die Hauptfunktion von Emulgatoren besteht darin, die Oberflächenspannung der beiden zu emulgierenden Flüssigkeiten zu verringern. Bei der Verwendung von Tensiden als Emulgatoren adsorbiert daher ein Ende ihrer hydrophoben Gruppe an der Oberfläche unlöslicher Flüssigkeitspartikel (z. B. Öl), während sich die hydrophile Gruppe in Richtung Wasser erstreckt. Tenside ordnen sich gerichtet auf der Oberfläche von Flüssigkeitspartikeln an und bilden einen hydrophilen Adsorptionsfilm (Grenzflächenfilm). Dadurch wird die gegenseitige Anziehung zwischen Tröpfchen verringert, die Oberflächenspannung zwischen zwei Phasen verringert und die gegenseitige Dispersion zur Bildung von Emulsionen gefördert.

Die Tensidkonzentration hat einen direkten Einfluss auf die Festigkeit der Grenzflächen-Gesichtsmaske. Bei hoher Konzentration werden viele Tensidmoleküle an der Grenzfläche adsorbiert und bilden eine dichte und starke Grenzflächen-Gesichtsmaske.

Verschiedene Emulgatoren haben unterschiedliche Emulgiereffekte, und auch die Menge, die für einen optimalen Emulgiereffekt erforderlich ist, variiert. Im Allgemeinen gilt: Je größer die Molekularkraft des Emulgators, der die Gesichtsmaske bildet, desto höher ist die Filmstärke und desto stabiler ist die Lotion. Im Gegenteil: Je geringer die Kraft, desto geringer ist die Filmstärke und desto instabiler ist die Emulsion.

Wenn die Gesichtsmaske polare organische Moleküle wie Fettalkohol, Fettsäure und Fettamin enthält, wird die Festigkeit der Membran deutlich verbessert. Dies liegt daran, dass Emulgatormoleküle mit polaren Molekülen wie Alkohol, Säure und Amin in der Grenzflächenadsorptionsschicht interagieren und einen Komplex bilden, der die Festigkeit der Grenzflächengesichtsmaske erhöht.

Der Emulgator, der aus mehr als zwei Tensiden besteht, ist ein gemischter Emulgator. Aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen den Molekülen wird die Grenzflächenspannung deutlich reduziert, die an der Grenzfläche adsorbierte Emulgatormenge deutlich erhöht und die Dichte und Festigkeit der gebildeten Grenzflächen-Gesichtsmaske erhöht.

Während der Emulsionsbildung wird die Grenzflächenspannung zwischen Öl und Wasser durch die Beteiligung von Tensiden stark reduziert, und es entsteht eine stabile Emulsion. Allerdings bleibt in der Emulsion eine Öl-Wasser-Grenzflächenspannung bestehen, die aufgrund von CMC- oder Löslichkeitseinschränkungen nicht Null erreichen kann. Daher ist Lotion ein thermodynamisch instabiles System.

Die Grenzflächenspannung zwischen Öl und Wasser einer Mikroemulsion ist so gering, dass sie nicht messbar ist. Es handelt sich um ein thermodynamisch stabiles System. Dies wird hauptsächlich durch die Zugabe eines zweiten Tensidtyps mit völlig anderen Eigenschaften (z. B. mittelgroße Alkohole wie Pentanol, Hexanol und Heptanol, sogenannte Co-Tenside) erreicht, der die Grenzflächenspannung weiter auf ein sehr niedriges Niveau senken kann, was sogar zu augenblicklich negativen Werten führt. Dies lässt sich durch die Gibbs'sche Adsorptionsgleichung für Mehrkomponentensysteme erklären.

 

3. Art der Emulsion

Typ

Bei einer gewöhnlichen Emulsion besteht eine Phase aus Wasser oder einer wässrigen Lösung, die andere aus organischen Stoffen, die in Wasser unlöslich sind, wie Fett, Wachs usw. Aus Wasser und Öl gebildete Emulsionen können in drei Typen unterteilt werden:

(a) Öl-in-Wasser-Typ (O'W)
(e) Mischmilch (W/O/W)
(b) Öl-in-Wasser-Typ (W/O)

(1) Öl/Wasser-Emulsion (0/W), in Wasser dispergiertes Öl. Öl ist eine dispergierte Phase (innere Phase), Wasser eine kontinuierliche Phase (äußere Phase) einer Öl-in-Wasser-Emulsion, die mit Wasser verdünnt werden kann. Wie Milch, Sojamilch usw.

(2) Wasser/Öl-Emulsion (W/O), Wasser dispergiert in Öl. Wasser ist die dispergierte Phase (innere Phase) und Öl die kontinuierliche Phase (äußere Phase) der Wasser-in-Öl-Emulsion. Diese Emulsion kann mit Öl verdünnt werden, z. B. mit Kunstbutter oder Rohöl.

(3) Ringförmige Emulsionen, die durch abwechselnde Dispersion von Wasser- und Ölphasen Schicht für Schicht entstehen, kommen hauptsächlich in zwei Formen vor: Öl in Wasser und Öl in Öl 0/W/0 (d. h. Wasserphase mit dispergierten Öltröpfchen, die in der Ölphase suspendiert sind) und Wasser in Öl und Wasser in Wasser W/0/W (d. h. Ölphase mit dispergierten Wassertröpfchen, die in der Wasserphase suspendiert sind). Dieser Emulsionstyp ist selten und kommt im Allgemeinen in Rohöl vor.

 

Methode zur Überprüfung des Emulsionstyps

(1) Verdünnungsmethode

Verdünnen Sie die Emulsion mit der gleichen Flüssigkeit wie die kontinuierliche Phase. Die wasserlösliche Emulsion ist vom Öl-/Wasser-Typ und die öllösliche Emulsion ist vom Wasser-/Öl-Typ.
Beispielsweise kann Milch mit Wasser verdünnt werden, ist jedoch nicht mit Pflanzenöl mischbar. Man kann also erkennen, dass Milch eine O/W-Emulsion ist.

(2) Konduktive Methode

Die Leitfähigkeit von Wasser und Öl unterscheidet sich erheblich, und die Leitfähigkeit einer Öl-/Wasseremulsion ist hundertmal höher als die von Wasser/Öl. Daher werden zwei Elektroden in die Emulsion eingeführt und Neon in Reihe in die Schleife geschaltet, und die Öl-/Wasserlampe leuchtet.

(3) Färbemethode

Geben Sie 2–3 Tropfen Farbstoff auf Öl- oder Wasserbasis in das Reagenzglas und beurteilen Sie die Art der Emulsion danach, welcher Farbstofftyp die kontinuierliche Phase gleichmäßig färben kann.

(4) Filterpapierbenetzungsmethode

Tropfen Sie die Lotion auf das Filterpapier. Wenn sich die Flüssigkeit schnell ausdehnt und ein kleiner Tropfen in der Mitte zurückbleibt, handelt es sich um eine Öl-in-Wasser-Lotion. Wenn sich die Lotionstropfen nicht ausdehnen, handelt es sich um eine Öl-in-Wasser-Lotion.

(5) Optische Brechungsmethode

Der unterschiedliche Brechungsindex von Wasser und Öl gegenüber Licht wird verwendet, um die Art der Emulsion zu identifizieren. Wenn die Emulsion Öl in Wasser ist, spielen die Partikel eine lichtsammelnde Rolle, und unter dem Mikroskop ist nur der linke Umriss der Partikel zu erkennen. Wenn die Emulsion Wasser in Öl ist, spielen die Partikel eine Astigmatismus-Rolle, und unter dem Mikroskop ist nur der rechte Umriss der Partikel zu erkennen.

Die wichtigsten Faktoren, die die Art der Emulsion beeinflussen

(1)Phasenvolumen:

Die Phasenvolumentheorie wurde von Ostwald aus geometrischer Sicht entwickelt. Sie geht davon aus, dass der Phasenvolumenanteil der Flüssigkeitskügelchen einer Lotion bei gleicher Größe und starren Kugeln nur 74,02 % des Gesamtvolumens ausmachen kann, wenn sie am dichtesten gepackt sind. Ist der Phasenvolumenanteil der Flüssigkeitskügelchen größer als 74,02 %, wird die Lotion verformt oder beschädigt.

(a) Gleichmäßige, tröpfchenreiche Florgewebeemulsion
(b) Ungleichmäßige, tropfendichte Stapelemulsion
(c) Nicht kugelförmige Flüssigkeitströpfchen erfordern Stapelung und Emulsion (instabil)

Nehmen wir als Beispiel die Emulsion vom O/W-Typ: Wenn die Phasenintegralzahl des Öls größer als 74,02 % ist, kann die Emulsion nur den Typ W/0 bilden, wenn der O/i-Typ weniger als 25,98 % beträgt und wenn der Anteil 25,98 % -74,02 % beträgt, kann sie entweder den Typ 0/W oder W0 bilden.

 

Molekulare Struktur und Eigenschaften von Emulgatoren - Keiltheorie

Die Keiltheorie basiert auf der räumlichen Struktur von Emulgatoren, um den Emulsionstyp zu bestimmen. Sie geht davon aus, dass die Querschnittsflächen hydrophiler und hydrophober Gruppen in Emulgatoren nicht gleich sind. Die Moleküle von Emulgatoren werden als Keile betrachtet, wobei ein Ende größer und das andere kleiner ist. Das kleinere Ende des Emulgators kann keilförmig in die Oberfläche des Tropfens eingeführt und an der Öl-Wasser-Grenzfläche gerichtet angeordnet werden. Das hydrophile polare Ende ragt in die Wasserphase hinein, während die lipophile Kohlenwasserstoffkette in die Ölphase hineinragt, was zu einer erhöhten Grenzflächenfestigkeit führt.

 

Einfluss des Emulgatormaterials auf den Emulsionstyp

Neben Faktoren wie der Zusammensetzung der Emulsion und den Bedingungen der Emulsionsbildung beeinflussen auch äußere Bedingungen die Art der Emulsion. Beispielsweise ist die hydrophile und lipophile Natur der Emulsionswand stark ausgeprägt, und bei starker Hydrophilie der Emulsionswand bilden sich leicht O/W-Emulsionen, während bei starker Lipophilie der Emulsionswand leicht W/O-Emulsionen entstehen. Der Grund dafür ist, dass die Flüssigkeit eine Schicht kontinuierlicher Phase an der Wand aufrechterhalten muss, damit sie beim Rühren nicht so leicht in Flüssigkeitskügelchen dispergiert wird. Glas ist hydrophil, Kunststoff hingegen hydrophob, sodass Glas eher O/W-Emulsionen und Kunststoff eher W/O-Emulsionen bildet.

 

Theorie der Aggregationsgeschwindigkeit zweier Phasen

Die Theorie der Koaleszenzgeschwindigkeit geht vom Einfluss der Koaleszenzgeschwindigkeit der beiden Tröpfchenarten, aus denen die Emulsion besteht, auf die Emulsion aus und geht davon aus, dass die Koaleszenzgeschwindigkeit der beiden Tröpfchenarten von der Koaleszenzgeschwindigkeit der beiden Tröpfchenarten abhängt, wenn Emulsion, Hai und Tötung zusammen den Bedarf decken.

 

Temperatur

Eine Temperaturerhöhung verringert den Hydratisierungsgrad hydrophiler Gruppen und damit die Hydrophilie der Moleküle. Daher kann sich die bei niedrigen Temperaturen gebildete O/W-Emulsion beim Erhitzen in eine W/O-Emulsion umwandeln. Diese Übergangstemperatur ist die Temperatur, bei der die hydrophilen und lipophilen Eigenschaften des Tensids ein angemessenes Gleichgewicht erreichen, die sogenannte Phasenübergangstemperatur PIT.

Wenn die Emulgatorkonzentration jedoch groß genug ist, um den Einfluss der Benetzungseigenschaft des Emulgatormaterials zu überwinden, hängt die Art der gebildeten Emulsion nur von der Art des Emulgators selbst ab und hat nichts mit der Hydrophilie und Lipophilie der Gefäßwand zu tun.