ЭМУЛЬСИИ, дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и жидкой (реже газовой) дисперсной фазой. Различают прямые ЭМУЛЬСИИ- дисперсионная среда (обычно вода) более полярна, чем дисперсная фаза (например, молоко, латексы), и обратные (инвертные) ЭМУЛЬСИИ- с менее полярной дисперсионной средой (маргарин, сырая нефть). Существуют также множественные Э., в которых капли дисперсной фазы содержат в своем объеме более мелкие капли дисперсионной среды. ЭМУЛЬСИИ разделяют на разбавленные (дисперсная фаза занимает по объему доли %), концентрированные (единицы и десятки %) и высококонцентрированные, или спумоидные (пенообразные), например многие мази, кремы. В таких ЭМУЛЬСИИ 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 ЭМУЛЬСИИ- их дисперсность, точнее функция распределения капель по размерам. В концентрированных ЭМУЛЬСИИ средний размер капель ооычно составляет от несколько мкм до десятков мкм, тогда как разбавленый ЭМУЛЬСИИ имеют капли в доли мкм и меньше.
Образование ЭМУЛЬСИИ- 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 механические 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 критической ЭМУЛЬСИИ (см. Микроэмульсии). Кроме того, самопроизвольное эмульгирование может происходить в результате диффузионного переноса веществ (ооычно ПАВ) из одной фазы в другую. Для механические эмульгирования применяют различные гомогенизаторы и диспергаторы (см. Диспергирование).

Стабилизаторы ЭМУЛЬСИИ 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 кислот), неионогенные (твины, этоксилаты спиртов и алкил фенолов), катионные (алкилимидазолины, четвертичные аммониевые соли), высокомолекулярные ПАВ как природные происхождения (лецитины, полисахариды, липопротеины, белки), так и синтетические (поливиниловый спирт, полиакрилаты и др.).
Для стабилизации обратных ЭМУЛЬСИИ используют мыла переходных металлов, моноалканоламиды, неионогенные ПАВ с низким ГЛБ, напр, спан-80, этиленоксилаты высших спиртов и кислот. При взаимодействие стабилизированных мылами щелочных металлов прямых ЭМУЛЬСИИ с многозарядными ионами может происходить так называемой обращение фаз - самопроизвольное превращение прямой ЭМУЛЬСИИ в обратную; при использовании неионо-генных эмульгаторов обращение фаз может происходить с ростом температуры.
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 ЭМУЛЬСИИ связано с протеканием в системе процессов седиментации, коагуляции капель, их слияния (см. Коалесценция)и диффузионного переноса вещества от малых капель к более крупным (оствальдово созревание, изотермодинамически перегонка, переконденсация). Седиментация в грубодисперсных ЭМУЛЬСИИ 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) ЭМУЛЬСИИ или вводят добавки, выравнивающие плотности фаз. Устойчивость к коагуляции может быть достигнута при использовании ионогенных ПАВ; в случае обратных ЭМУЛЬСИИ эффективно применение Fe- и Cr-солей высших жирных кислот. Практически полное предотвращение коалесцен-ции возможно при использовании ПАВ, особенно высокомолекулярных, создающих на поверхности капель структурно-механические барьер. Эффективным способом замедления переконденсации ЭМУЛЬСИИ является введение в состав дисперсной фазы добавок, практически нерастворимых в дисперсионной среде: для прямых ЭМУЛЬСИИ- углеводородов с большой мол. массой, для обратных Э.- электролитов.
ЭМУЛЬСИИ широко распространены в природе; это молоко (капли жира в воде, стабилизированные смесями белков, в основные казеина, липопротеинов и фосфолипидов), млечный сок растений, например каучуконосов (см. Латекс натуральный), нефтяные ЭМУЛЬСИИ, деэмульгирование которых для освобождения от сильно засоленной воды является важнейшей задачей первичной переработки нефти. Близки к ЭМУЛЬСИИ кровь, а также системы, содержащие липосомы и микроорганизмы. В промышлености и технологии ЭМУЛЬСИИ используют в процессах эмульсионной полимеризации, в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей, в виде заменителей цельного молока, как смазки, составы для консервации, проклеивающие составы в производстве бумаги, аппретуры для улучшения свойств и прокрашивания кожи, препараты для обработки нитей и тканей. Обратные ЭМУЛЬСИИ служат буровыми растворами при проходке нефтяных и газовых скважин, для обработки призабойных зон в них; перспективно использование микроэмульсий для увеличения степени нефтеотдачи пластов. Разнообразные обратные ЭМУЛЬСИИ применяются в виде лекарств. и косметич. мазей и кремов, пищевая продуктов (например, маргарин); прямые ЭМУЛЬСИИ перфторуглеродных соединение в воде -перспективные кровезаменители.

Литература: Эмульсии, пер. с англ., Л., 1972; Мицеллообразование, солюбилизациа и микроэмульсии, ред. К. Миттел, пер. с англ., М., 1980.

А. В. Перцов, Б. Е. Чистяков.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей