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對(duì)于液滴的直徑在0.1μm以下的液-液分散體系,其外觀是半透明的和透明,而不呈乳液狀,常稱為“微剪切混合乳化機(jī)”,它的性質(zhì)與剪切混合乳化機(jī)有很大不同。表1分散相粒子大小與外觀的關(guān)系微粒直徑(μm)外觀>1.0μm0.1-1.0μm0.05-0.1μm<0.05μm乳白色藍(lán)白色灰白色半透明透明第二節(jié)乳化原理和剪切混合乳化機(jī)的穩(wěn)定性一、乳化原理在制備剪切混合乳化機(jī)時(shí),是將分散相以細(xì)小的液滴分散于連續(xù)相中,這兩個(gè)互不相溶的液相所形成的剪切混合乳化機(jī)是不穩(wěn)定的,而通過加入少量的乳化劑則能得到穩(wěn)定的剪切混合乳化機(jī)。對(duì)此,科學(xué)工作者從不同的角度提出了不同的理論解釋,這些剪切混合乳化機(jī)的穩(wěn)定機(jī)理,對(duì)研究、生產(chǎn)剪切混合乳化機(jī)的化妝品有著重要的理論指導(dǎo)意義。
(一)定向楔理論這是1929年哈金斯(Harkins)早期提出的剪切混合乳化機(jī)穩(wěn)定理論。他認(rèn)為在界面上乳化劑的密度最大,乳化劑分子以橫截面較大的一端定向的指向分散介質(zhì),即總是以“大頭朝外,小頭朝里”的方式在小液滴的外面形成保護(hù)膜,他認(rèn)為在界面上乳化劑的密度最大,乳化劑分子以橫截面較大的一端定向的指向分散介質(zhì),即總是以“大頭朝外,小頭朝里”的方式在小液滴的外面形成保護(hù)膜,從幾何空間結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)來看這是合理的,從能量角度來說是復(fù)合能量最低原則的,因而形成的剪切混合乳化機(jī)相對(duì)穩(wěn)定。
并以此可解釋乳化劑為一價(jià)金屬皂液及二價(jià)金屬皂液時(shí),形成穩(wěn)定的剪切混合乳化機(jī)的機(jī)理。乳化劑為一價(jià)金屬皂在油-水界面上作定向排列時(shí),以具有較大極性頭基團(tuán)伸向水相;非極性的碳?xì)滏I深入油相,這時(shí)不僅降低了界面張力,而且也形成了一層保護(hù)膜,由于一價(jià)金屬皂的極性部分之橫界面比非極性碳?xì)滏I的橫界面大,于是橫界面大的一端排在外圈,這樣外相水就把內(nèi)相油完全包圍起來,形成穩(wěn)定的O/W型的剪切混合乳化機(jī)。而乳化劑為二價(jià)金屬皂液時(shí),由于非極性碳?xì)滏I的橫界面比極性基團(tuán)的橫界面大,于是極性基團(tuán)(親水的)伸向內(nèi)相,所以內(nèi)相是水,而非極性碳?xì)滏I(大頭)伸向外相,外相是油相,這樣就形成了穩(wěn)定的W/O型剪切混合乳化機(jī)。
這種形成剪切混合乳化機(jī)的方式,乳化劑分子在界面上的排列就像木楔插入內(nèi)相一樣,故稱為“定向楔”理論。乳化劑分子在界面上的排列就像木楔插入內(nèi)相一樣,故稱為“定向楔”理論。此理論雖能定性的解釋許多形成不同類型剪切混合乳化機(jī)的原因,但常有不能用它解釋的實(shí)例。理論上不足之處在于它只是從幾何結(jié)構(gòu)來考慮剪切混合乳化機(jī)的穩(wěn)定性,實(shí)際影響剪切混合乳化機(jī)穩(wěn)定的因素是多方面的。何況從幾何上看,剪切混合乳化機(jī)液滴的大小比乳化劑的分子要大得多,故液滴得曲表面對(duì)于其上得定向分子而言,實(shí)際近于平面,故乳化劑分子兩端的大小就不是重要的,無所謂楔形插入了。
(二)界面張力理論這種理論認(rèn)為界面張力是影響剪切混合乳化機(jī)穩(wěn)定性的一個(gè)主要因素。因?yàn)榧羟谢旌先榛瘷C(jī)的形成必然使體系界面積大大增加,也就是對(duì)體系要做功,從而增加了體系的界面能,這就是體系不穩(wěn)定的來源。
因此,為了增加體系的穩(wěn)定性,可減少其界面張力,使總的界面能下降。由于表面活性劑能夠降低界面張力,因此是良好的乳化劑。凡能降低界面張力的添加物都有利于剪切混合乳化機(jī)的形成及穩(wěn)定。在研究一系列的同族脂肪酸作乳化劑的效應(yīng)時(shí)也說明了這一點(diǎn)。隨著碳鏈的增長(zhǎng),界面張力的降低逐漸增大,乳化效應(yīng)也逐漸增強(qiáng),形成較高穩(wěn)定性的剪切混合乳化機(jī)。但是,低的界面張力并不是決定剪切混合乳化機(jī)穩(wěn)定性的唯一因素。有些低碳醇(如戊醇)能將油-水界面張力降至很低,但卻不能形成穩(wěn)定的剪切混合乳化機(jī)。