Эмульсии

дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и жидкой (реже газовой) дисперсной фазой. Различают прямые Э.- дисперсионная среда (обычно вода) более полярна, чем дисперсная фаза (напр., молоко, латексы), и обратные (инвертные) Э.- с менее полярной дисперсионной средой (маргарин, сырая нефть). Существуют также множественные Э., в к-рых капли дисперсной фазы содержат в своем объеме более мелкие капли дисперсионной среды. Э. Разделяют на разбавленные (дисперсная фаза занимает по объему доли %), концентрированные (единицы и десятки %) и высококонцентрированные, или спумоидные (пенообразные), напр. Многие мази, кремы. В таких Э. Капли дисперсной фазы прижаты друг к другу и разделены тонкими эмульсионными пленками, прямыми или обратными, так что объемная доля дисперсной фазы может достигать 99% и более (подробнее см.

Тонкие пленки). Важная характеристика Э.- их дисперсность, точнее функция распределения капель по размерам. В концентрированных Э. Средний размер капель ооычно составляет от неск. Мкм до десятков мкм, тогда как разб. Э. Имеют капли в доли мкм и меньше. Образование Э.- эмульгирование - может происходить как в результате конденсац. Выделения новой дисперсной фазы, так и при диспергировании одной жидкой фазы в другой. Диспергирование может происходить самопроизвольно или в результате мех. Воздействия. Самопроизвольное эмульгирование возможно при очень низких значениях поверхностного натяжения границы раздела двух жидкостей (менее сотой доли мН/м) и приводит к образованию термодинамически равновесных критич. Э. (см. Микроэмульсии).

Кроме того, самопроизвольное эмульгирование может происходить в результате диффузионного переноса в-в (ооычно ПАВ) из одной фазы в другую. Для мех. Эмульгирования применяют разл. Гомогенизаторы и диспергаторы (см. Диспергирование). Стабилизаторы Э. Возможность образования Э., их тип и стабильность определяются поверхностными явлениями на границах раздела фаз и зависят прежде всего от наличия в системе ПАВ-эмульгаторов, их концентрации и мол. Строения, в частности гидрофильно-липофильного баланса ГЛБ (см. Поверхностно-активные вещества). Стабилизаторами прямых Э. Являются водорастворимые ПАВ с высокими значениями ГЛБ (более 8). Анионные (мыла щелочных металлов, натриевые и триэтаноламиновые соли алкилсульфокислот и алкилфосфорных к-т), неионогенные (твины, этоксилаты спиртов и алкил фенолов), катионные (алкилимидазолины, четвертичные аммониевые соли), высокомолекулярные ПАВ как прир.

Происхождения (лецитины, полисахариды, липопротеины, белки), так и синтетические (поливиниловый спирт, полиакрилаты и др.). Для стабилизации обратных Э. Используют мыла переходных металлов, моноалканоламиды, неионогенные ПАВ с низким ГЛБ, напр, спан-80, этиленоксилаты высших спиртов и к-т. При взаимод. Стабилизированных мылами щелочных металлов прямых Э. С многозарядными ионами может происходить т. Наз. Обращение фаз - самопроизвольное превращение прямой Э. В обратную. При использовании неионо-генных эмульгаторов обращение фаз может происходить с ростом т-ры. В трехкомпонентных системах вода-углеводород-неионогенное ПАВ и в многокомпонентных системах вода (иногда с добавками электролитов) - углеводород - ионное ПАВ -соПАВ (обычно спирты со средней длиной цепи) в определенном температурном интервале происходит образование термодинамически стабильных микроэмульсий, характеризующихся ультранизким межфазным натяжением на границах раздела между водой и углеводородом.

Нарушение устойчивости Э. Связано с протеканием в системе процессов седиментации, коагуляции капель, их слияния (см. Коалесценция )и диффузионного переноса в-ва от малых капель к более крупным (оствальдово созревание, изотермич. Перегонка, переконденсация). Седиментация в грубодисперсных Э. Может быть прямой или обратной (образование "сливок") в зависимости от соотношения плотностей жидкостей, служащих дисперсионной средой и дисперсной фазой. Для предотвращения седиментации проводят дополнит, дис-пергирование (гомогенизацию) Э. Или вводят добавки, выравнивающие плотности фаз. Устойчивость к коагуляции м. Б. Достигнута при использовании ионогенных ПАВ. В случае обратных Э. Эффективно применение Fe- и Cr-солей высших жирных к-т.

Практически полное предотвращение коалесцен-ции возможно при использовании ПАВ, особенно высокомолекулярных, создающих на пов-сти капель структурно-мех. Барьер. Эффективным способом замедления переконденсации Э. Является введение в состав дисперсной фазы добавок, практически нерастворимых в дисперсионной среде. Для прямых Э.- углеводородов с большой мол. Массой, для обратных Э.- электролитов. Э. 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 Э., деэмульгирование к-рых для освобождения от сильно засоленной воды является важнейшей задачей первичной переработки нефти.

Близки к Э. Кровь, а также системы, содержащие липосомы и микроорганизмы. В пром-сти и технологии Э. 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 Э. Служат буровыми р-рами при проходке нефтяных и газовых скважин, для обработки призабойных зон в них. Перспективно использование микроэмульсий для увеличения степени нефтеотдачи пластов. Разнообразные обратные Э. Применяются в виде лекарств. И косметич. Мазей и кремов, пищ. Продуктов (напр., маргарин). Прямые Э. Перфторуглеродных соед.

В воде -перспективные кровезаменители. Лит. Эмульсии, пер. С англ., Л., 1972. Мицеллообразование, солюбилизациа и микроэмульсии, ред. К. Миттел, пер. С англ., М., 1980. А. В. Перцов, Б. Е. Чистяков.