Généralement, une phase d'une émulsion est constituée d'eau ou d'une solution aqueuse, appelée phase aqueuse ; l'autre phase est une phase organique non miscible à l'eau, appelée phase huileuse.

1. Classification

Trois méthodes de classification :

1. Classés par source : produits naturels et produits synthétiques ;

2. Classés par poids moléculaire : émulsifiants à faible poids moléculaire (c10-c20) et émulsifiants à poids moléculaire élevé (c milliers) ;

3. Selon qu'il peut s'ioniser en solution aqueuse, il peut être divisé en type ionique (anions, cations et anions et cations) et type non ionique.

Il s’agit de la méthode de classification la plus couramment utilisée.

 

2、 La fonction et le principe des émulsifiants

La fonction principale des émulsifiants est de réduire la tension superficielle des deux liquides émulsionnés. Ainsi, lorsqu'ils sont utilisés comme émulsifiants, une extrémité de leur groupe hydrophobe s'adsorbe à la surface des particules liquides insolubles (comme l'huile), tandis que l'extrémité de leur groupe hydrophile s'étend vers l'eau. Les tensioactifs sont disposés de manière directionnelle à la surface des particules liquides pour former un film d'adsorption hydrophile (film interfacial), réduisant ainsi l'attraction mutuelle entre les gouttelettes et la tension superficielle entre les deux phases, et favorisant la dispersion mutuelle pour former des émulsions.

La concentration en tensioactif a un impact direct sur la résistance du masque facial interfacial. À forte concentration, de nombreuses molécules de tensioactif sont adsorbées à l'interface, formant ainsi un masque facial interfacial dense et résistant.

Les différents émulsifiants ont des effets émulsifiants différents, et la quantité nécessaire pour obtenir un effet émulsifiant optimal varie également. En général, plus la force moléculaire de l'émulsifiant formant le masque facial est élevée, plus la résistance du film est élevée et plus la lotion est stable ; à l'inverse, plus la force est faible, plus la résistance du film est faible et plus l'émulsion est instable.

La présence de molécules organiques polaires telles que des alcools gras, des acides gras et des amines grasses dans le masque facial améliore considérablement la résistance de la membrane. En effet, les molécules émulsifiantes interagissent avec les molécules polaires telles que les alcools, les acides et les amines dans la couche d'adsorption de l'interface pour former un complexe, ce qui renforce la résistance du masque facial.

L'émulsifiant composé de plus de deux tensioactifs est un émulsifiant mixte. Grâce à la forte interaction entre les molécules, la tension interfaciale est significativement réduite, la quantité d'émulsifiant adsorbée à l'interface est significativement augmentée, et la densité et la résistance du masque facial interfacial formé sont accrues.

Lors de la formation d'une émulsion, la tension interfaciale huile-eau est fortement réduite grâce à la présence de tensioactifs, ce qui permet d'obtenir une émulsion stable. Cependant, la tension interfaciale huile-eau persiste dans l'émulsion, mais elle ne peut atteindre zéro en raison de restrictions de CMC ou de solubilité. Par conséquent, la lotion est un système thermodynamiquement instable.

La tension interfaciale entre l'huile et l'eau d'une microémulsion est si faible qu'elle est impossible à mesurer. Il s'agit d'un système thermodynamiquement stable. Ceci est principalement obtenu par l'ajout d'un second type de tensioactif aux propriétés totalement différentes (tels que des alcools de taille moyenne comme le pentanol, l'hexanol et l'heptanol, appelés co-tensioactifs), ce qui peut réduire encore la tension interfaciale à un niveau très faible, pouvant même entraîner des valeurs négatives instantanées. Ceci peut s'expliquer par l'équation d'adsorption de Gibbs pour les systèmes multicomposants.

 

3. Type d'émulsion

Taper

Émulsion courante, une phase est de l'eau ou une solution aqueuse, et l'autre est une matière organique insoluble dans l'eau, comme la graisse, la cire, etc. L'émulsion formée par l'eau et l'huile peut être divisée en trois types :

(a) Type huile dans eau (O'W)
(e) Lait composé (E/H/E)
(b) Type huile dans eau (E/H)

(1) Émulsion huile/eau (0/E), huile dispersée dans l'eau. L'huile est une phase dispersée (phase interne) et l'eau est une phase continue (phase externe) émulsion huile dans eau, diluable à l'eau. Par exemple, le lait, le lait de soja, etc.

(2) Émulsion eau/huile (E/H), eau dispersée dans l'huile. L'eau est une phase dispersée (phase interne) et l'huile est une phase continue (phase externe) d'une émulsion eau-dans-huile. Ce type d'émulsion peut être dilué avec de l'huile, comme le beurre artificiel, le pétrole brut, etc.

(3) Les émulsions annulaires, formées par dispersion alternée de phases aqueuse et huileuse couche par couche, se présentent principalement sous deux formes : huile dans eau et huile dans huile 0/E/0 (c'est-à-dire phase aqueuse avec des gouttelettes d'huile dispersées en suspension dans la phase huileuse) et eau dans huile et eau dans eau E/0/E (c'est-à-dire phase huileuse avec des gouttelettes d'eau dispersées en suspension dans la phase aqueuse). Ce type d'émulsion est rare et existe généralement dans le pétrole brut.

 

Méthode de vérification du type d'émulsion

(1) Méthode de dilution

Diluer l'émulsion avec le même liquide que la phase continue. L'émulsion hydrosoluble est de type huile/eau, tandis que l'émulsion oléosoluble est de type eau/huile.
Par exemple, le lait peut être dilué dans l'eau, mais ne peut être miscible avec l'huile végétale. On constate que le lait est une émulsion H/E.

(2) Méthode conductrice

La conductivité de l'eau et de l'huile diffère considérablement, et celle d'une émulsion huile/eau est des centaines de fois supérieure à celle d'une émulsion eau/huile. Par conséquent, deux électrodes sont insérées dans l'émulsion et un néon est connecté en série dans la boucle, ce qui allume la lumière huile/eau.

(3) Méthode de coloration

Ajoutez 2 à 3 gouttes de colorants à base d'huile ou d'eau dans le tube à essai et jugez du type d'émulsion en fonction du type de colorant qui peut rendre la phase continue uniformément colorée.

(4) Méthode de mouillage du papier filtre

Déposez la lotion sur le papier filtre. Si le liquide se dilate rapidement et qu'une petite goutte reste au centre, la lotion est de type huile dans eau ; si les gouttes ne se dilatent pas, la lotion est de type huile dans eau.

(5) Méthode de réfraction optique

La différence d'indice de réfraction de l'eau et de l'huile à la lumière permet d'identifier le type d'émulsion. Si l'émulsion est huile dans eau, les particules jouent un rôle de collecteur de lumière, et seul leur contour gauche est visible au microscope. Si l'émulsion est eau dans huile, les particules jouent un rôle d'astigmatisme, et seul leur contour droit est visible au microscope.

Les principaux facteurs affectant le type d'émulsion

(1)Volume de phase :

La théorie du volume de phase a été proposée par Ostwald d'un point de vue géométrique. En supposant que les billes liquides de lotion soient de même taille et soient des sphères rigides, la fraction volumique de phase des billes liquides ne peut représenter que 74,02 % du volume total lorsqu'elles sont les plus denses. Si l'entier du volume de phase des billes liquides est supérieur à 74,02 %, la lotion sera déformée ou endommagée.

(a) Émulsion tissée à poils riches en gouttelettes uniformes
(b) Émulsion dense à empilement de gouttelettes inégales
(c) Les gouttelettes de liquide non sphériques nécessitent un empilement et une émulsion (instables)

Prenons l'exemple de l'émulsion de type O/W. Si le nombre entier de phase de l'huile est supérieur à 74,02 %, l'émulsion ne peut former que le type W/0. Lorsque le type O/i est inférieur à 25,98 %, et lorsque la fraction est de 25,98 % à 74,02 %, elle peut former soit le type 0/W, soit le type W0.

 

Structure moléculaire et propriétés des émulsifiants – Théorie du coin

La théorie des coins repose sur la structure spatiale des émulsifiants pour déterminer le type d'émulsion. Elle suggère que les sections transversales des groupes hydrophiles et hydrophobes des émulsifiants ne sont pas égales. Les molécules d'émulsifiants sont considérées comme des coins, dont une extrémité est plus grande et l'autre plus petite. L'extrémité la plus petite de l'émulsifiant peut s'insérer à la surface de la gouttelette comme un coin et s'agencer de manière directionnelle à l'interface huile-eau. L'extrémité polaire hydrophile s'étend dans la phase aqueuse, tandis que la chaîne hydrocarbonée lipophile s'étend dans la phase huileuse, ce qui augmente la résistance interfaciale.

 

Influence du matériau émulsifiant sur le type d'émulsion

Outre l'influence de facteurs tels que les matériaux de composition de l'émulsion et les conditions de formation de l'émulsion, les conditions externes influencent également le type d'émulsion. Par exemple, la paroi de l'émulsion est fortement hydrophile et lipophile. Une émulsion H/E se forme facilement lorsque la paroi est fortement hydrophile, tandis qu'une émulsion E/H se forme facilement lorsque la paroi est fortement lipophile. En effet, le liquide doit maintenir une couche de phase continue sur la paroi, ce qui l'empêche de se disperser en billes liquides lors de l'agitation. Le verre est hydrophile, tandis que le plastique est hydrophobe. Le premier est donc susceptible de former des émulsions H/E, tandis que le second est susceptible de former des émulsions E/H.

 

Théorie de la vitesse d'agrégation de deux phases

La théorie de la vitesse de coalescence part de l'influence de la vitesse de coalescence des deux types de gouttelettes qui composent l'émulsion sur l'émulsion, et juge que la vitesse de coalescence des deux types de gouttelettes dépend de la vitesse de coalescence des deux types de gouttelettes lorsque l'émulsion, le requin et la mort couvrent ensemble la demande.

 

Température

Une augmentation de la température diminue le degré d'hydratation des groupes hydrophiles, réduisant ainsi l'hydrophilie des molécules. Par conséquent, l'émulsion 0/e formée à basse température peut se transformer en émulsion E/H lors du chauffage. Cette température de transition est la température à laquelle les propriétés hydrophiles et lipophiles du tensioactif atteignent un équilibre approprié, appelée température de transition de phase PIT.

Cependant, lorsque la concentration d'émulsifiant est suffisamment grande pour surmonter l'influence de la propriété mouillante du matériau émulsifiant, le type d'émulsion formée dépend uniquement de la nature de l'émulsifiant lui-même et n'a rien à voir avec l'hydrophilie et la lipophilie de la paroi vasculaire.