באופן כללי, שלב אחד של תחליב הוא מים או תמיסה מימית, הנקראת שלב מימי; השלב האחר הוא שלב אורגני שאינו ניתן למים, המכונה שלב השמן.

1 、 סיווג

שלוש שיטות סיווג:

1. מסווג לפי מקור: מוצרים טבעיים ומוצרים סינתטיים;

2. מסווג על ידי משקל מולקולרי: מתחליבים משקל מולקולרי דל (C10-C20) ומזרי משקל מולקולרי גבוה (C אלפים);

3. על פי האם זה יכול ליינן בתמיסה מימית, ניתן לחלק אותו לסוג יוני (אניונים, קטיונים ואניונים וקטיונים) ולסוג שאינו יוני.

זוהי שיטת הסיווג הנפוצה ביותר.

 

2 、 פונקציה ועקרון התחליבים

התפקיד העיקרי של מתחליבים הוא להפחית את מתח השטח של שני הנוזלים שנחשפים. לפיכך, כאשר משתמשים בניתוחי שטח כגזמים מתחומים, קצה אחד של הקבוצה ההידרופובית שלהם סוסה על פני השטח של חלקיקי נוזל בלתי מסיסים (כמו שמן), ואילו הקבוצה ההידרופילית משתרעת לעבר המים. חומרי שטח מסודרים באופן כיווני על פני חלקיקי נוזלים ליצירת סרט ספיחה הידרופילי (סרט בין -פנים), כדי להפחית את המשיכה ההדדית בין טיפות, מצמצמים את מתח השטח בין שני שלבים, ולקדם פיזור הדדי ליצירת תחליבים.

לריכוז פעילי שטח יש השפעה ישירה על חוזק מסכת הפנים הממשקית. עם ריכוז גבוה, ישנן מולקולות רבות של פעילי שטח הנספגות בממשק, ויוצרים מסיכת פנים צפופה וחזקה.

למזני תחליבים שונים יש השפעות תחליב שונות, והכמות הנדרשת להשגת אפקט תחליב האופטימלי משתנה גם היא. באופן כללי, ככל שהכוח המולקולרי של התחליב המהווה את מסכת הפנים הגבולית, כך חוזק הסרטים גבוה יותר וככל שהקרם יציב יותר; נהפוך הוא, ככל שהכוח קטן יותר, כך כוח הסרטים נמוך יותר, וככל תחליבם לא יציב יותר.

כשיש מולקולות אורגניות קוטביות כמו אלכוהול שומני, חומצה שומנית ואמין שומני במסיכת הפנים, משופר משמעותית את חוזק הממברנה. הסיבה לכך היא שמולקולות מתחליבים מקיימות אינטראקציה עם מולקולות קוטביות כמו אלכוהול, חומצה ואמין בשכבת ספיחת הממשק ליצירת קומפלקס, מה שמגדיל את חוזק מסכת הפנים של הממשק.

התחליב המורכב יותר משני פעילי שטח הוא מתחלב מעורב. בשל האינטראקציה החזקה בין מולקולות, המתח הממשקתי מצטמצם משמעותית, כמות התחליב הנספגת בממשק מוגברת באופן משמעותי, והצפיפות והעוצמה של מסכת הפנים הממשקית הנוצרת מוגברת.

במהלך היווצרות תחליב, המתח הממשק בין שמן למים מופחת מאוד בגלל השתתפותם של פעילי שטח, והוא הופך לתחליב יציב. עם זאת, עדיין יש מתח ממשק של מי שמן בתחליב שאינו יכול להגיע לאפס בגלל מגבלות CMC או מסיסות. לכן קרם הוא מערכת תרמודינמית לא יציבה.

המתח הממשק בין שמן למים של תחליב מיקרו הוא כה נמוך עד שלא ניתן למדוד אותו. זוהי מערכת יציבה תרמודינמית. זה מושג בעיקר על ידי הוספת סוג שני של חומר פעילי שטח עם תכונות שונות לחלוטין (כמו אלכוהולים בגודל בינוני כמו פנטנול, הקסנול והפטנול, המכונה פעילי שטח משותפים), שיכולים להפחית עוד יותר את המתח הממשק לרמה קטנה מאוד, אפילו כתוצאה מערכים שליליים מיידיים. ניתן להסביר זאת על ידי משוואת הספיחה של גיבס למערכות רב-רכיביות.

 

3 、 סוג תחליב

סוּג

תחליב נפוץ, שלב אחד הוא מים או תמיסה מימית, והשני הוא חומר אורגני שאינו מסיס במים, כמו שומן, שעווה וכו '. ניתן לחלק את המים והשמן לשלושה סוגים:

(א) שמן בסוג המים (O'W)
(ה) חלב מורכב (w/o/w)
(ב) שמן בסוג מים (w/o)

(1) שמן/מים (0/W) תחליב, שמן מפוזר במים. שמן הוא שלב מפוזר (שלב פנימי), ומים הם שמן שלב רציף (שלב חיצוני) בתחליב מים, אשר ניתן לדלל במים. כמו חלב, חלב סויה וכו '.

(2) מים/שמן (w/0) תחליב, מים מפוזרים בשמן. מים הם שלב מפוזר (שלב פנימי) ושמן הוא שלב רציף (שלב חיצוני) של מים בתחליב שמן. תחליב מסוג זה יכול להיות מדולל בשמן. כמו חמאה מלאכותית, שמן גולמי וכו '.

(3) תחליבים בצורת טבעת, הנוצרים על ידי פיזור לסירוגין של שלבי מים ושמן שכבה בשכבה, מגיעים בעיקר בשתי צורות: שמן במים ושמן בשמן 0/W/0 (כלומר שלב מים עם טיפות שמן מפוזרות, תלויות בשמן שמן ובמים במים ובמים במים ללא 0/W (IE שמן עם שמן נדיר במים. נפט גולמי.

 

שיטת בדיקת סוג התחליב

(1) שיטת דילול

מדללים את התחליב עם אותו נוזל כמו השלב הרציף. תחליב המים המסיס במים הוא סוג שמן/מים, והתחליב המסיס בשמן הוא סוג מים/שמן.
לדוגמה, ניתן לדלל חלב על ידי מים, אך אינו יכול להיות בלתי אפשרי בשמן צמחי. ניתן לראות שחלב הוא תחליב O/W.

(2) שיטה מוליכה

המוליכות של מים ושמן שונה מאוד, והמוליכות של תחליב שמן/מים גדולה פי מאות מזו של מים/שמן. לפיכך, שתי אלקטרודות מוכנסות לתחליב והניאון מחובר בסדרה בלולאה, ונורת השמן/המים דולקת.

(3) שיטת מכתים

הוסף 2-3 טיפות של צבעים מבוססי שמן או על בסיס מים לצינור המבחן, ושפוט את סוג התחליב לפיו סוג הצבע יכול להפוך את השלב הרציף לצבע באופן שווה.

(4) שיטת הרטבת נייר מסנן

זרוק את הקרם על נייר המסנן. אם הנוזל יכול להתרחב במהירות ונשארת טיפה קטנה במרכז, הקרם הוא שמן במים; אם טיפות הקרם אינן מתרחבות, השמן בסוג המים.

(5) שיטת שבירה אופטית

מדד השבירה השונה של מים ושמן לאור משמש לזיהוי סוג התחליב. אם התחליב הוא שמן במים, החלקיקים ממלאים תפקיד איסוף אור, ורק את המתווה השמאלי של החלקיקים ניתן לראות במיקרוסקופ; אם התחליב הוא מים בשמן, החלקיקים ממלאים את תפקיד האסטיגמציה, ורק מתווה הימני של החלקיקים ניתן לראות במיקרוסקופ;

הגורמים העיקריים המשפיעים על סוג התחליב

(1) נפח שלב:

תיאוריית נפח הפאזה הוצעה על ידי 0stwald מנקודת מבט גיאומטרית. נקודת המבט היא שההנחה שחרוזי הקרם הנוזלים הם באותו גודל וכדורים נוקשים, חלק נפח הפאזה של חרוזי הנוזל יכול להוות רק 74.02% מהנפח הכולל כאשר הם ארוזים ביותר בצפיפות. אם המספר האינטגרלי של נפח הפאזה של חרוזי הנוזל גדול מ- 74.02%, הקרם יהיה מעוות או ייפגע.

(א) טיפה אחידה תחליב ארוג ערימה עשירה
(ב) תחליב ערימה צפוף לא אחיד
(ג) טיפות נוזלים לא כדוריות דורשות ערמה ותחליב (לא יציב)

קח את התחליב סוג O/W כדוגמה, אם המספר האינטגרלי שלב של השמן גדול מ- 74.02%, תחליב יכול ליצור סוג W/0, כאשר סוג O/I הוא פחות מ- 25.98%, וכאשר השבר הוא 25.98%-74.02%, הוא עשוי להיווצר סוג 0/W או W0.

 

מבנה מולקולרי ותכונות של מתחליבים - תיאוריית טריז

תיאוריית טריז מבוססת על המבנה המרחבי של מתחליבים כדי לקבוע את סוג התחליב. תיאוריית טריז מציעה כי אזורי החתך של הקבוצות ההידרופיליות וההידרופוביות בתחליבים אינם שווים. המולקולות של תחליבים נחשבות כטופחים, כאשר קצה אחד גדול יותר והשני קטן יותר. ניתן להכניס את הקצה הקטן יותר של התחליב אל פני השטח של הטיפה כמו טריז ולסדר באופן כיווני בממשק מי השמן. הקצה הקוטבי ההידרופילי משתרע לשלב המימי, ואילו שרשרת הפחמימנים הליפופילית משתרעת לשלב השמן, וכתוצאה מכך מוגברת חוזק הממשק.

 

השפעה של חומר תחליב על סוג תחליב

בנוסף להשפעה של גורמים כמו חומרי הרכב תחליב ותנאי גיבוש תחליב, תנאים חיצוניים משפיעים גם על סוג התחליב. לדוגמה, האופי ההידרופילי והליפופילי של דופן התחליב הוא חזק, וקל ליצירת תחליב O/W כאשר קל ליצור את האופי ההידרופילי של קיר התחליב חזק, ואילו תחליב W/0 קל ליצירת האופי הליפופילי של חומת האמולסיה חזקה. הסיבה היא שהנוזל צריך לשמור על שכבה של שלב רציף על הקיר, כך שלא קל להתפזר לחרוזי נוזל בעת ערבוב. זכוכית הידרופילית ואילו הפלסטיק הוא הידרופובי, כך שהראשון נוטה ליצור תחליבי O/W ואילו האחרון נוטה ליצירת תחליבים W/0.

 

תיאוריית מהירות הצבירה של שני שלבים

תיאוריית המהירות של התגבשות מתחילה מההשפעה של מהירות ההתגבשות של שני סוגי הטיפות המרכיבים את התחליב על התחליב, ושופטים כי מהירות ההתגבשות של שני סוגי הטיפות תלויה במהירות ההתגבשות של שני סוגי הטיפות כאשר התחליב, הכריש והרגו יחד מכסים את הביקוש.

 

טֶמפֶּרָטוּרָה

עלייה בטמפרטורה תוריד את דרגת ההידרציה של קבוצות הידרופיליות, ובכך תפחית את ההידרופיליות של מולקולות. לפיכך, תחליב 0/W שנוצר בטמפרטורות נמוכות עשוי להפוך לתחליב W/0 עם החימום. טמפרטורת מעבר זו היא הטמפרטורה בה התכונות ההידרופיליות והליפופיליות של חומר השטח מגיעות לשיווי משקל מתאים, המכונה בור טמפרטורת המעבר שלב.

עם זאת, כאשר ריכוז התחליב גדול מספיק כדי להתגבר על השפעת רכוש ההרטבה של חומר התחליב, סוג התחליב הנוצר רק תלוי באופי התחליב עצמו ואין לו שום קשר להידרופיליות וליפופיליות של דופן הכלי.