Эмульгаторы, их типы, комбинации и эмульсии, теория, опыты, обсуждение. Рейтинг Опции

[Васса]

Эмульгаторы, их типы

За счет чего работает эмульгатор?
В обычных условиях, как мы знаем, масло и вода не смешиваются. Разные по форме и структуре молекулы просто «не любят» друг друга. Недаром существуют такие термины, как гидро- и липофильный (любящий воду или масло), гидро- и липофобный (боящийся воды и масла соответственно). Поэтому сколько не тряси масло с водой, подружиться, т.е. создать устойчивую эмульсию, они не смогут, всегда будут расслаиваться.
На помощь нам в данной ситуации приходят эмульгаторы. Молекулы этих веществ имеют дифильную химическую структуру. Одна часть молекулы имеет гидрофильные полярные группы (ОН), а другая – неполярные длинноцепочечные липофильные радикалы (углеводородная цепь, например, Cn Hm):

Таким образом, эмульгатор оказывается «любим» и водной, и масляной средой. При попадании в водную/масляную среду гидрофильная часть молекулы эмульгатора погружается в воду, а липофильная – в масло, тем самым, уменьшая поверхностное натяжение на границе двух фаз, выступая в роли буфера.

Чтобы произошло эмульгирование воды и масла, необходима определенная концентрация эмульгатора и механическое воздействие (перемешивание). Полярные группы ориентируются к полярной водной среде, а неполярные – к масляной.

При механическом воздействии эмульгаторы создают непрерывную оболочку вокруг водяных / масляных капелек и позволяют таким образом смешаться двум фазам в эмульсию. Одна фаза становится дисперсной средой, а вторая носит название дисперсной фазы.

Окруженные молекулами эмульгатора водяные или масляные капельки носят название мицелл. Мицеллы имеют шарообразную форму, при этом одна часть молекул эмульгатора погружена в ядро – нерастворимую во внешней среде субстанцию, а вторая образует стабилизирующую оболочку, сродную внешней среде. Это не дает капельке соединиться с другими аналогичными капельками, нарушить эмульсию и расслоится по средам.
В прямых мицеллах ядро образовано гидрофобными радикалами (липофильной частью), а гидрофильные группы ориентированы наружу. Данная эмульсия носит название прямой, масло-в-воде (м/в) или oil-in-water (O/W). В этой эмульсии вода является внешней фазой, а масло дисперсной (т.е. заключенной в мицеллы). Такая эмульсия растворима в воде и проводит электрический ток.
Существует второй тип мицелл – обращенные. Они образуются в сильно неполярных средах (масле), когда полярные гидрофильные группы становятся лиофобными («боящийся жидкости») и образуют ядро мицеллы. В результате получаем тип обратной эмульсии, или вода-в-масле (в/м), water-in-oil (W/O). Обратная эмульсия означает, что маленькие капельки воды рассеянны в масляной среде, электрический ток данная эмульсия не проводит и в воде не растворима.

Схематическое изображение:
а - сферическая прямая мицелла (в эмульсиях м/в); б-обращенная мицелла (в эмульсиях в/м).

Гидро-липофильный баланс или кто кого перетянет.
От чего зависит типа образуемой эмульсии? В первую очередь, от эмульгатора, т.к. липофильная и гидрофильная части его молекулы чаще всего имеют неравную величину и силу.

В случае если гидрофильная часть молекулы сильнее, эмульгатор тяготеет к водной среде больше, чем к масляной, и мицеллы «сворачиваются» вокруг более «слабой», липофильной, части молекулы. И наоборот.
Если одна часть молекул имеет одну часть, намного "перевешивающую" другую, то эмульгатора из такого вещества не получится. Молекулы вещества с сильно преобладающей гидрофильной частью полностью переходят с поверхности раздела фаз в воду, а с сильно преобладающей гидрофобной частью - в масло. В итоге необходимого буфера между фазами не получается.

Баланс между действием полярной и неполярной частью молекул характеризует соотношение между двумя частями молекулы или гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ). Система ГЛБ была создана, чтобы оценить относительную полярность веществ. Самые полярные, растворимые в воде вещества имеют значение 20. С уменьшением полярности уменьшается и значение ГЛБ. Наименее полярные и наиболее растворимые в масляной фазе вещества имеют ГЛБ близкое к 0. Согласно введенной Гриффином шкале (1949 и 1954 гг.) эмульгаторы по значению ГЛБ делятся на группы:

Или (разные источники):

Эмульсии м/в способны создавать эмульгаторы с ГЛБ больше 6, а лучше 7. Как мы помним, преобладающая часть молекулы (в данном случае гидрофильная) должна быть в большей степени «близка по духу» к дисперсной/непрерывной/внешней фазе, поэтому ГЛБ имеет высокие значения. С ростом содержания воды в эмульсиях м/в необходимо подбирать эмульгаторы с бОльшим ГЛБ.
Для неполярных эмульсий (в/м) применяются эмульгаторы с ГЛБ ниже 6, предпочтительнее менее 5, с преобладающей липофильной частью. При этом условно, чем больший процент масла будет в эмульсии, тем ниже должно быть значение ГЛБ эмульгатора.
Если в молекуле содержится примерно одинаковое количество гидрофильных и липофильных частей, то эмульгатор способен образовывать эмульсии обоих типов. Т.е. многие эмульгаторы с ГЛБ от 5 до 7 будут создавать эмульсии в/м или м/в в соответствии со способом применения и соотношением смешиваемых фаз.

Автор: Тея форум Аромашка

Сообщение отредактировал Васса - 22.12.2009, 18:16

Причина редактирования: добавление статьи

[МАРТА]

Девушки, правильно ли я понимаю про хитозан: на основе геля из хитозана получаются ламмелярные эмульсии, те что сейчас очень популярны, т.к. без эмульгаторов.
Я вот сегодня тоже наваяла как я считаю ламмелярную дневную эмульсию с полимерами и силиконом. Или это я просто чего-то не понимаю???

[Ирига]

Девушки, правильно ли я понимаю про хитозан: на основе геля из хитозана получаются ламмелярные эмульсии, те что сейчас очень популярны, т.к. без эмульгаторов.
Я вот сегодня тоже наваяла как я считаю ламмелярную дневную эмульсию с полимерами и силиконом. Или это я просто чего-то не понимаю???

Ламеллярные эмульсии получают на основе фосфолипидов, например (и чаще всего), лецитина.
Например, здесь:
http://subscribe.ru/archive/home.modebeaut...2/13102540.html

Фосфолипиды используют для производства липосом - однослойных и многослойных липидных пузырьков. В последнее время фосфолипиды стали использовать в качестве эмульгаторов. В отсутствие масла фосфолипиды в водной среде образуют сетчатые структуры, состоящие из переплетающихся многослойных пластов. В эмульсии масло-в-воде фосфолипиды собираются вокруг капелек масла, изолируя их от водной среды, при этом в водной фазе формируется вязкая сетка из липидных пластов, дополнительно стабилизирующая эмульсию. Такие эмульсии получили название ламеллярные эмульсии. [/size]Ламеллярные эмульсии, образованные фосфолипидами, напоминают по структуре липидные пласты рогового слоя, поэтому они не оказывают на эпидермальный барьер такого дезорганизующего влияния, как обычные неструктурированные масла. Находясь на поверхности кожи, фосфолипиды образуют тонкую пленку, которая уменьшает испарение воды через роговой слой. Более того, ламеллярные эмульсии на основе фосфолипидов способны встраиваться в липидные пласты рогового слоя, так как имеют сходную с ними структуру. При этом в отличие от неструктурированных масел фосфолипидные эмульсии не нарушают структуру липидных пластов и ламеллярных гранул. Вместе с тем ненасыщенные фосфолипиды, встраиваясь в структуры рогового слоя, увеличивают в них количество жидких участков, что приводит к временному повышению проницаемости рогового слоя. Эти свойства фосфолипидов позволили создать косметическую эмульсию комплексного действия - пленка, состоящая из многослойных липидных пластов, уменьшает испарение воды и способствует равномерному распределению биологически активных веществ у поверхности кожи, а липидные пласты, состоящие из ненасыщенных фосфолипидов, встраиваются в липидные пласты рогового слоя, повышая их проницаемость. [size="2"]Таким образом, временное повышение проницаемости рогового слоя, вызванное ненасыщенными фосфолипидами, компенсируется наличием тонкой липидной пленки на поверхности кожи, что позволяет без разрывов и повреждений верхнего слоя эпидермиса доставлять в глубь кожи все питательное и полезное.

А вот здесь пишут, что это всё ерунда:
http://cosmovit.narod.ru/advantage_p.htm

При продвижении ряда косметических продуктов в рекламе всячески подчеркивается особый характер эмульсий (липосомы, наносомы, ламеллярные эмульсии и пр.), который, якобы, обеспечивает лучшее проникновение ингредиентов в кожу и более высокую эффективность косметических средств. Любому грамотному физико-химику ясно, что все эти ухищрения не дают никакого результата, так как какими бы не были бы структура и размеры частиц эмульсии, они существуют таковыми только в контейнере до того, как эмульсия нанесена на кожу. После нанесения крема на кожу начинаются процессы испарения носителя (воды) с поверхности кожи, коалесценции частиц и взаимодействия их с липидными пластамиэпидермального барьера, в ходе которых параметры исходной эмульсии теряет всякое значение.