Продукция


Список всех товаров


Расширенный поиск
Расширенный поиск по характеристикам





Забыли пароль?
Забыли имя пользователя?
Еще нет учетной записи? Регистрация

Показать корзину
Ваша корзина пуста.

Поиск по форуму

Ключевое слово
Обратите внимание:
Добро пожаловать, Гость
Логин: Пароль: Запомнить меня

Теория эмульсий. Типы эмульгаторов.
(1 чел.) (1) гость
  • Страница:
  • 1

ТЕМА: Теория эмульсий. Типы эмульгаторов.

Теория эмульсий. Типы эмульгаторов. 22.02.2012 19:41 #2886

  • Julia
  • Вне сайта
  • Уважаемый
  • Постов: 298
  • Репутация: 2
Эмульгаторы являются обязательными компонентами косметических кремов эмульсионного типа. Они в значительной степени определяют качество кремов — их стабильность, консистенцию, однородность структуры и др. За последние годы роль эмульгаторов при создании кремов еще больше возросла в связи с применением в их рецептуре новых биологически активных веществ и специальных добавок, оказывающих значительное влияние на свойства эмульсий, в том числе на их устойчивость.
Часто применяются эмульгирующие смеси, они состоят из нескольких эмульгаторов, содержат структурообразующие вещества. По эффективности они чаще всего превосходят отдельные эмульгаторы.

Основные понятия

Эмульсией называют дисперсионную систему, состоящую из двух или более жидких фаз, одна из которых (имеющая название дисперсионная среда) является непрерывной.
Если взять примерно одинаковое количество масла и воды и механическим путем, например, при перемешивании, приготовить эмульсию, то после этого произойдет быстрое расслоение. Мелкие капли эмульгированной жидкости будут сливаться в более крупные - т.е. система стремится уменьшить свободную энергию за счет уменьшения поверхности раздела фаз. Еще в 1898 г. Доннан указал, что устойчивость эмульсий должна зависеть от величины межфазного натяжения.

muls.jpg



Эмульгирование- процесс образования устойчивой (стабилизированной) эмульсии, способной сохраняться во времени, не разрушаясь.

Эмульгирующая способность - способность растворов веществ (обычно ПАВ) образовывать устойчивые эмульсии.

Все эмульсии делятся на два основных типа: «прямые» масло в воде (М/В), дисперсионной фазой которых выступает вода и «обратные» вода в масле (В/М), где дисперсионная фаза, соответственно - масло.

Вследствие наличия избыточного запаса свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз эмульсии представляют собой термодинамически неустойчивые системы. Концентрированные эмульсии из двух чистых жидкостей расслаиваются вскоре после прекращения взбалтывания в результате происходящей коалесценции(слияния) капелек. Поэтому для получения устойчивой концентрированной эмульсии необходимо добавление специального эмульгатора, который препятствовал бы слиянию капель диспергированной жидкости. Эмульгаторы, адсорбируясь на границе фаз, понижают поверхностное натяжение, а главное, обволакивая капельки диспергируемого вещества, образуют защитную пленку. Последняя, обладая известной механической прочностью, препятствует образованию крупных частиц и слиянию капелек в сплошной слой и сообщает эмульсии устойчивость.
Разбавленные эмульсии из двух чистых жидкостей характеризуются несколько большей устойчивостью. Добавление стабилизатора при их получении требуется не во всех случаях и в меньшем количестве по сравнению с концентрированными эмульсиями. Сильно разбавленные эмульсии (при концентрации дисперсной фазы до 0,1 %), в которых вероятность столкновения капелек дисперсной фазы невелика, обычно устойчивы и без стабилизатора.

Вещества, служащие эмульгаторами, как правило, являются органическими соединениями сравнительно большого молекулярного веса. Это преимущественно растворимые поверхностноактивные вещества, обладающие свойством понижать поверхностное натяжение на границе обеих фаз эмульсии.
В качестве эмульгаторов в косметике используются:
— различные ПАВ (поверхностно-активные вещества)
— натуральные эмульгаторы растительного и животного происхождения;

Строение эмульгатора.
Молекулы эмульгатора имеют дифильную химическую структуру. Одна часть молекулы имеет гидрофильные полярные группы (ОН), а другая – неполярные длинноцепочечные липофильные радикалы (углеводородная цепь, например, Cn-Hm). В зависимости от преобладания в молекуле той или иной ее части, вещество будет растворяться в полярном (вода) или неполярном (масло) растворителе. В общем случае межфазный слой состоит из одного ряда молекул, обращенных своей полярной частью к воде, неполярной же — к маслу.

ipofhidrof.gif


Способность к образованию эмульсий у различных поверхностно-активных веществ различная. Важную роль имеет такая характеристика эмульгатора, как гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ), показывающий баланс между действием полярной и неполярной частей молекул и отражает способность веществ к образованию эмульсий. Эта характеристика позволяет заранее предсказать тип получаемой эмульсии, но не характеризует ее устойчивость, так как одному значению ГЛБ может соответствовать различное строение молекул ПАВ, особенно неионогенных.
Если гидрофильно-липофильный баланс эмульгатора сдвинут в сторону гидрофильности, получают прямую эмульсию (М/В) и наоборот, вне зависимости от природы эмульгатора .
Таким образом, для получения прямой эмульсии ( масло в воде ) нужен гидрофильный эмульгатор ( ГЛБ примблизительно от 8 до 15 ) , а обратной - липофильный ( ГЛБ приблизительно от 3 до 8).

Расчет ГЛБ эмульгатора и масляной фазы

Наиболее высокий показатель ГЛБ 40 имеет лауретсульфат натрия (основной анионный ПАВ для моющих средств), самый низкий ГЛБ 0 имеют неполярные углеводороды.
Люди давно используют поверхностно-активные вещества в повседневной жизни. Одними из широко известных ПАВ природного происхождения являются жирные кислоты и натриевые (калиевые) соли жирных кислот — мыла. К природным ПАВ также относятся липиды и жирные спирты.


Образование мицелл.
Важным свойством ПАВ является способность к мицеллообразованию в их водных растворах. При этом, в зависимости от концентрации, его свойства изменяются. Так, в сильно-разбавленных растворах не наблюдается специальных изменений. При увеличении концентрации единый мономолекулярный слой выстраивается на поверхности, и поверхностное натяжение снижается до минимума. Дальнейшее увеличение концентрации вызывает мицеллообразование.

tipmicell.gif



Мицеллы — это агрегаты молекул ПАВ на границах раздела фаз. При образовании мицеллы несколько десятков или сотен молекул объединяются так, что гидрофобные радикалы образуют ядро (внутреннюю область), а гидрофильные группы — поверхностный слой мицеллы. Концентрацию поверхностно-активных веществ в растворе, при которой в системе образуются устойчивые мицеллы, находящиеся в равновесии с неассоциированными молекулами ПАВ, называют критической концентрацией мицеллоообразования (ККМ). Это свойство играет важную роль в диспергировании и растворении загрязнений, пенообразовании, стабилизации эмульсий.
Смотреть видео "Как образуются мицеллы".

Классификация эмульгаторов
Все эмульгаторы, независимо от их химической природы, по способности к электролитической диссоциации обычно подразделяют на четыре группы:
  • ионогенные (анионактивные, катионактивные),
  • неионогенные и
  • амфотерные.

Ионогенные эмульгаторы представляют собой: анионные или катионные ПАВ. Первые, диссоциируя в воде, образуют отрицательно заряженные, вторые – положительно заряженные ионы. Типичные эмульгаторы этих групп – мыла (анионные ПАВ) и четырехзамещенные основания (катионные ПАВ)
К анионактивным относят химические соединения с анионом в виде радикала с длинной алкильной цепью, обусловливающим поверхностную активность соединения. Примерами таких поверхностно-активных веществ являются обычные мыла, сульфированные спирты, натрия лаурилсульфат, эмульгатор №1.
К катионактивным поверхностно-активным веществам причисляют соли четвертичных аммониевых оснований, алкиламинов, циклических аминов и т.д. Поверхностная активность соединений этой подгруппа обусловлена наличием катионов. Катионактивные ПАВ меньше снижают поверхностное натяжение, чем анионактивные, но они могут взаимодействовать химически с поверхностью адсорбента, например с клеточными белками бактерий, обусловливая бактерицидное действие.
Неионогенные ПАВ – вещества, молекулы которых неспособны к диссоциации. Их дифильные молекулы в качестве полярных групп, обусловливающих их растворимость, содержат обычно гидроксильные или эфирные группы.
К неионогенным поверхностно-активным веществам относят продукты конденсации окиси этилена с различными высокомолекулярными жирными кислотами и спиртами, а также эфиры сорбитана, эфиры жирных кислот и сахарозы и др. Неионогенные ПАВ хорошо совмещаются с др. ПАВ и часто включаются в рецептуры моющих средств.
Для использования в составе косметических средств наиболее предпочтительны и чаще всего исрользуются неионогенные эмульгаторы, характеризующиеся большей биологической индифферентностью, высокой стабильностью по отношению к кислотам, электролитам и к смене pH среды.
Амфотерные поверхностно-активные вещества представлены главным образом производными аминокислот и аминофенолов. Поверхностная активность вещества этой группы зависит от pH, в которой они находятся: в кислой – они катионактивны, в щелочной среде – анионактивны.
Важнейшими представителями поверхностно-активных веществ амфолитной группы являются фосфатиды растительного и животного происхождения.
Моно- и диглицериды стеариновой кислоты – воскообразные продукты и высоковязкие жидкости, образующие стабильные эмульсии. Жиросахара – сложные эфиры сахарозы и одноосновных высших жирных кислот: лауриновой, олеиновой, стеариновой. Это твердые бесцветные, лишенные вкуса и запаха вещества, размягчающиеся при нагревании до 400 C и превращающиеся в легкоподвижные жидкости при температуре выше 800 С. Моноэфиры сахарозы и лауриновой, стеариновой кислот хорошо растворимы в воде; полные эфиры растворимы только в органических растворителях. Жиросахара отличаются полной физиологической индифферентностью и хорошими эмульгирующими свойствами.
Твины – это слабоокрашенные жидкости различной степени вязкости, хорошо растворимы в воде, часто их называют солюбизаторы. Твин-80 даже разрешен ГФ к применению в различных лекарственных формах в качестве эмульгатора, стабилизатора и сорастворителя.

Механизм эмульгирования. Теория.
Процесс образования стабильной против коалесценции эмульсии можно определить как устойчивое распределение одной жидкости в другой в виде более или менее устойчивых капелек. Согласно П. А. Ребиндеру, а также Л. Я. Кремневу и А. А. Равделю, первой стадией механического диспергирования является растягивание больших капель диспергируемой жидкости, причем они принимают близкую к цилиндру (нити) форму. Вторая стадия состоит в том, что жидкий цилиндр при известных размерах оказывается неустойчивым и самопроизвольно распадается на капельки неравных размеров (меньшую и большую). Деформации капель способствует происходящее также при диспергировании и сжатие капель. В третьей стадии часть капелек коалесцирует при продолжающемся процессе диспергирования в результате растягивания более крупных капель в неустойчивые цилиндры критической длины и их самопроизвольного деления.
При этом часть мелких капелек стабилизируется присутствующим в системе эмульгатором. Пределом наиболее высокой дисперсности капелек в концентрированных и высококонцентрированных эмульсиях, как это установлено Л. Я. Кремневым и А. А. Равделем, являются капельки с размером порядка 1 мк.

tip2.gif



Практические рекомендации
Эмульсии обычно готовят путем энергичного механического диспергирования жирной и водной фазы.
Для создания нужного типа эмульсии необходимо перед смешиванием фаз тщательно растворить эмульгатор в будущей дисперсионной среде. Часто для этого требуется подогрев обеих фаз. В описании к эмульгатору указывается необходимая температура нагрева (обычно 50-70С) и рекомендации по применению. После полного растворения гидрофильного эмульгатора в воде или липофильного в масле, фазы смешиваются. Для того, чтобы процесс эмульгирования произошел удачно, температура обеих фаз должна быть одинаковой. Важно также постепенное введение внутренней фазы, которое позволяет добиться ее равномерного и полного распределения.

Для тех, кто дочитал до конца, расскажу о том, что эмульсии широко распространены в природе!Это
- молоко (капли жира в воде, стабилизированные смесями белков, в осн. казеина, липопротеинов и фосфолипидов),
- млечный сок растений, напр. каучуконосов (см. Латекс натуральный),
- нефтяные эмульсии, деэмульгирование которых для освобождения от сильно засоленной воды является важнейшей задачей первичной переработки нефти.
- Близки к эмульсиям кровь, а также системы, содержащие липосомы и микроорганизмы.
- В промышленности и технологии эмульсии используют в процессах эмульсионной полимеризации, в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей, в виде заменителей цельного молока, как смазки, составы для консервации, проклеивающие составы в произ-ве бумаги, аппретуры для улучшения св-в и прокрашивания кожи, препараты для обработки нитей и тканей.
- Обратные эмульсии служат буровыми растворами при проходке нефтяных и газовых скважин, для обработки призабойных зон в них; перспективно использование микроэмульсий для увеличения степени нефтеотдачи пластов.
- Разнообразные обратные эмульсии применяются в виде лекарств. и косметич. мазей и кремов, пищевых продуктов (например, маргарин);
-прямые эмульсии перфторуглеродных соед. в воде - перспективные кровезаменители.


Источники:
Эмульсии, пер. с англ., Л., 1972; Мицеллообразование, солюбилизациа и микроэмульсии, ред. К. Миттел, пер. с англ., М., 1980
medicalplanet.su
www.cosmeticsbusiness.com
www.rikenvitamin.jp
www.chemport.ru/
Ажгихин И.С. Технология лекарств. 2-е изд. – М.: Медицина,
Поверхностно-активные вещества. Справочник, под ред. А. А.Абрамзона и Г. M. Паевого, Л., 1979;
Мицеллообразование, солюбилизация и микроэмульсии, пер. с англ., M., 1980
Спасибо сказали: Elena, Tachalion, Marisabel, lyudmilacosmet

Re: Теория эмульсий. Типы эмульгаторов. 01.04.2012 07:16 #3354

  • Tavi
  • Вне сайта
  • Эксперт
  • Постов: 1051
  • Репутация: 17
Фокус покус

ПАВ (эмульгатор) в действии. Крутой научный трюк
!

Понадобится
Молоко
Пищевой краситель
Средство для мытья посуды

Как работает:
1. Молоко и пищевой краситель имеют границу раздела фаз, т.е. существует поверхностное натяжение
2. Пав его с легкостью снимает.

Взяла идею на заметку) буду детям показывать фокусы
Dear God, please make all the bad people good, and all the good people interesting

Re: Теория эмульсий. Типы эмульгаторов. 01.04.2012 12:00 #3355

  • Tachalion
  • Вне сайта
  • Еще учусь, но стараюсь
  • Постов: 282
  • Репутация: 1
Ой, как здорово! Тоже своему покажу и мужу.
  • Страница:
  • 1
Время создания страницы: 0.35 секунд