• дисперсность эмульсии;
• устойчивость во времени;
• концентрация дисперсной фазы.
ДИСПЕРСНОСТЬ ЭМУЛЬСИИ
Определяется размерами частиц дисперсной фазы. Если эмульсия полидисперсна, то для ее характеристики необходимо указать распределение частиц по размерам, чаще всего в виде гистограммы.
УСТОЙЧИВОСТЬ ВО ВРЕМЕНИ
Обычно устойчивость характеризуется одной из двух величин - скоростью расслоения эмульсии и временем жизни отдельных капель в контакте с другими.
Скорость расслоения эмульсии определяют, измеряя высоту (объем) отслоившейся фазы через определенные промежутки времени после получения эмульсии.
Время жизни отдельных капель определяют путем микроскопических наблюдений за каплей, помещенной на межфазную границу. Например, капля масла подводится к границе раздела со стороны воды и измеряется время, через которое она сольется с фазой масла.
Чаще используется первая характеристика эмульсии.
КОНЦЕНТРАЦИЯ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
Свойства разбавленных эмульсий (Сd < 0,1% об). Такие эмульсии, как правило, тонкодисперсны и близки по свойствам к лиофобным золям. В таких эмульсиях из-за малых размеров капель наблюдаются броуновское движение, диффузия, рассеяние света и т.д., они являются седиментационно устойчивыми. Их агрегативная устойчивость так же, как в лиофобных золях, определяется наличием диффузных электрических слоев. Коагуляция под действием электролитов подчиняется правилу Шульце- Гарди. К разбавленным эмульсиям приложима теория устойчивости лиофобных золей. Широко известный пример разбавленной эмульсии - конденсат отработанного пара в паровой машине, в ней диспергированы мельчайшие капельки машинного масла. Другой пример - сырая нефть, в которой капельки воды образуют эмульсию II рода.
Свойства выcококонцентрированных эмульсий. Для таких систем вопросы, связанные с движением частиц (диффузия, седиментация), отпадают, и эмульсии по своим свойствам сходны со структурированными коллоидными системами - гелями. Когда концентрация капель приближается к 100%, дисперсионная среда принимает вид очень тонких прослоек жидкости - эмульсионных пленок. Такие эмульсии по своей структуре аналогичны пенам (см. главу 17), их свойства определяются, в первую очередь, свойствами эмульсионных пленок, стабилизированных эмульгаторами.
Свойства концентрированных эмульсий. В таких эмульсиях капли достаточно крупные и видны в оптический микроскоп. Концентрированные эмульсии седиментационно неустойчивы. Вследствие высокой концентрации капли находятся в постоянном контакте и легко наступает коалесценция. Устойчивость таких эмульсий полностью зависит от эмульгатора.
5.2.4.
АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ
Агрегативная устойчивость эмульсий - это способность сохранять во времени неизменными размеры капель дисперсной фазы, т.е. противостоять коалесценции. Существует несколько факторов агрегативной устойчивости.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ФАКТОР УСТОЙЧИВОСТИ
Вокруг капелек эмульсии образуются ДЭС и вследствие этого возникает энергетический барьер, препятствующий сближению частиц до расстояний, на которых силы молекулярного притяжения преобладают над силами электростатического отталкивания. Этот фактор устойчивости является весьма существенным для эмульсий, стабилизированных коллоидными ПАВ и полиэлектролитами.
АДСОРБЦИОННО-СОЛЬВАТНЫЙ ФАКТОР УСТОЙЧИВОСТИ
Эмульгаторы, адсорбируясь на поверхности капли, уменьшают поверхностное натяжение на границе "капля-среда" и делают систему более устойчивой. Но если в качестве эмульгаторов используются коллоидные ПАВ и ВМС, то создается адсорбционно-сольватная оболочка, являющаяся структурированной.
СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ФАКТОР УСТОЙЧИВОСТИ
На поверхности капель образуется слой молекул эмульгатора, обладающий повышенной вязкостью и упругостью и препятствующий слиянию капель. Этот фактор играет главную роль, если эмульгатором являются ВМС и неионогенные ПАВ.
5.2.5.
ТИПЫ ЭМУЛЬГАТОРОВ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Неорганические электролиты являются наименее эффективными эмульгаторами. Так, при добавлении тиоцианата калия KNCS к смеси "вода-масло" в небольшой концентрации можно получить временную разбавленную эмульсию I рода. Ее относительная устойчивость может быть объяснена возникновением ДЭС на водной стороне межфазной поверхности, который образуется вследствие избирательной адсорбции SCN~. Эти ионы создают малый отрицательный потенциал на межфазной поверхности и плотность поверхностного заряда мала. Поэтому силы отталкивания между ДЭС капель также невелики. Этот тип стабилизации слишком слаб для получения эмульсии нужной концентрации и с достаточным временем жизни.