Эмульсия и дисперсия отличия: В чем отличие водоэмульсионной краски от водо-дисперсионной?

Дисперсии | ГК Аттика

Акриловые дисперсии – результат полимеризации сложных эфиров этиленкарбоновой (или акриловой) кислоты с добавлением стабилизаторов и эмульгаторов. Акриловые дисперсии являются базовым компонентом краски. Окрашенные ею фасады зданий долго сохраняют насыщенный цвет и превосходный блеск. Тонкий и одновременно прочный слой акриловой дисперсии служит надежной защитой от разного рода атмосферных воздействий, например, повышенной влажности, перепада температур, яркого солнечного света. Он устойчив к действию кислотной и щелочной среды.

Лакокрасочные материалы на основе акриловой дисперсии сочетают водоотталкивающие свойства и паропроницаемость. Это значит, покрытые поверхности сохраняют способность «дышать».
Краски и лаки, производимые на основе акриловой дисперсии, предназначаются для покрытия деревянных и минеральных поверхностей. Для отделочных наружных и внутренних работ применяются пропиточные составы, лаки, глянцевые и полуглянцевые краски – акриловые дисперсии с незначительным содержанием наполнителей и пигментов или не содержащие их вовсе.

Стирол-акриловые дисперсии. На основе стирол-акриловой дисперсии разрабатывают и производят разнообразные связующие материалы, востребованные в различных отраслях промышленности.
Эластичность, паропроницаемость, отличное сцепление с различными подложками (адгезия), способность глубоко проникать в базовый материал и таким образом укреплять его, устойчивость к атмосферным воздействиям, интенсивному солнечному излучению.

Одним из распространенных продуктов химии полимеров являются полиуретановые дисперсии. Их основная функция – создание защитного слоя на самых различных поверхностях – дереве, металле, стекле, пластмассе. Кроме того, полиуретановые дисперсии применяются для склеивания ткани, кожи, поверхностей ПВХ, других материалов в самых различных комбинациях. Покрывающая поверхность — полиуретановая дисперсионная пленка, обладает хорошей адгезией к древесине, керамике, волокнам, стеклу, становиться твердой и прочной (добавить эти слова). Полиуретановые полимеры обладают высокими эксплуатационными качествами: они устойчивы к погодным условиям, обладают стойкостью к слипанию, износу, долго сохраняют упругость. Безопасность и экономичность в работе – следствие пониженного содержания сорастворителей. Полиуретановые дисперсии – отличный материал для производства современных защитных покрытий.

Цена продукции определяется индивидуально, она зависит от способов доставки, объема и условий оплаты.Возможен самовывоз либо доставка с любого нашего склада.

Предлагаем Вашему вниманию продукцию производства компании «Synthopol Chemie» (Германия).

Лидер продаж	Наименование	Природа	с.о., %	МТП, °	Вязкость мПас	Применение	Заказ товара	TDS
	Liocryl AM 432 Описание  Образец	А эмульсия	46 ± 1	ок. 5	< 1500	Покрытия по дереву	Заказать
	Liocryl AM 907 Описание  Образец	А эмульсия	42,5 ± 1	< 5	< 300	Покрытия по дереву	Заказать
	Liocryl AM 916 Описание  Образец	А дисперсия	34 ± 1	65-70	20 — 100	Покрытия по дереву	Заказать
	Liocryl AM 920 Описание  Образец	А эмульсия	40 ± 1	ок. 42	20 – 200	Мебельные покрытия	Заказать
	Liocryl AM 921 Описание  Образец	А эмульсия	40 ± 1	42 — 45	20 — 500	Мебельные покрытия	Заказать
	Liocryl AM 951 Описание  Образец	А эмульсия	40 ± 1	ок. 10	20 — 500	Покрытия по дереву	Заказать
	Liocryl ХAM 3972 Описание  Образец	А дисперсия	45 ± 1	ок. 8	< 500	Покрытия по дереву	Заказать
	Liocryl DRR 2489 Описание  Образец	А эмульсия	45 ± 1	ок. 5	20 – 500	Покрытия по дереву	Заказать
	Liocryl DRR 2459 Описание  Образец	С/А эмульсия	50 ± 1	ок. 22	100 — 500	Антикоррозионные покрытия	Заказать
	Liocryl DRR 2574 Описание  Образец	А эмульсия	45 ± 1	ок. 60	20 — 500	Антикоррозионные покрытия	Заказать
	Liocryl XAM 2827 Описание  Образец	А эмульсия	42 ± 1	ок. 56	20 — 500	Покрытия по дереву	Заказать
	Liocryl XAM 5134 Описание  Образец	А эмульсия	40 ± 1	ок. 33	20 — 500	Покрытия по дереву	Заказать
	Liocryl XAS 4940 Описание  Образец	С/А эмульсия	35 ± 1	ок. 48	20 — 500	Покрытия по дереву	Заказать
	LiocrylAS 603 Описание  Образец	С/А эмульсия	42 ± 1	ок. 30	40 – 200	Антикоррозионные покрытия	Заказать
	Liocryl AS 610 Описание  Образец	С/А эмульсия	42 ± 1	ок. 50	40 – 200	Покрытия по дереву	Заказать
	Liopur PFL 1130 Описание  Образец	ПУ дисперсия	30 ± 1	ок. 20	20 – 500	Мебельные покрытия	Заказать
	Liopur PFL 1154 Описание  Образец	ПУ дисперсия	35 ± 2	ок. 40	20 – 500	Покрытия по дереву	Заказать
	LiopurPFL 1263 Описание  Образец	ПУ дисперсия	40 ± 2	< 5	20 – 500	Для эластичных покрытий	Заказать
	Liopur PFL 2366 Описание  Образец	ПУ дисперсия	35 ± 2	ок. 35	20 — 500	Мебельные покрытия	Заказать
	Liopuи PFL 2966 Описание  Образец	ПУ дисперсия	50 ± 2	< 5	20 – 500	2К Системы устойчивые к гидролизу по пластиковым покрытиям	Заказать
	Liopur PFL 3242 Описание  Образец	А/ПУ дисперсия	35 ± 2	ок. 30	20 – 400		Заказать
	Liopur 2004-422 Описание  Образец	А/УР эмульсия	37 ± 1	< 20	20 – 500	Полиуретановые покрытия	Заказать

* Для получения ЛКМ со знаком «Голубой ангел» обозначающий экологически безопасный продукт.

This post is also available in: Английский Немецкий

• Антикоррупционная политика23.08.2021 — 10:00

• ПОЛИТИКА КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ02.08.2021 — 17:00

Главный офис

Общество с ограниченной ответственностью «Aттика Логистика»

187046, Россия, Ленинградская область, Тосненский район, д. Аннолово,

Федоровское сельское поселение, 2-й Вертикальный проезд, д. 11, к1

ОГРН: 1117847130895; ИНН: 7841442909

Тел: 8 800 234 03 83

E-mail: [email protected]

© Авторские права — ГК Аттика

Поливинилацетатная эмульсия: сферы применения | lux-x

27.08.2020

1. Свойства поливинилацетатной эмульсии
2. Сферы применения поливинилацетатной эмульсии
3. Преимущества и технические характеристики ПВА эмульсии
4. Где купить поливинилацетатную эмульсию в Харькове
5. Почему стоит заказывать эмульсию ПВА у компании «Люкс-Х»?

Дисперсия ПВА представляет собой полимеризованный винилацетат в воде. Распространённый клей – ПВА производится на основе дисперсии поливинилацетата, пластификаторов и других добавок. Часто дисперсию ПВА еще называют поливинилацетатной эмульсией.

Свойства поливинилацетатной эмульсии 

Гомополимерная дисперсия или эмульсия ПВА представлена в виде вязкой белой жидкости, которая после высыхания образует бесцветную плёнку. В составе эмульсия может содержать пластификатор. По структуре эмульсия однородная, без сгустков и включений. Для поливинилацетатной дисперсии характерен широкий диапазон вязкостей: от 8 до 20 секунд, по стандартной кружке ВМС. 

Сферы применения поливинилацетатной эмульсии

— Упаковка и полиграфия: производство бумажных пакетов, картонной и картонно-навивной тары, склейка гофроящиков. При изготовлении печатной продукции используют различные марки клеев на основе дисперсии ПВА для формирования обложки, вклеивания книжного блока, каширования.

— Текстильная промышленность: склеивание ткани, кожи и других текстильных материалов.

— Деревообработка и мебельное производство: склеивание фанеры, твердой и мягкой древесины, монтажное склеивание, соединение в шпунт. 

— Изготовление лакокрасочной продукции и промышленных адгезивов. ПВА эмульсия добавляется в состав грубодисперсных веществ, таких как: краски, строительные растворы и другие суспензии, чтобы создать эластичную и надёжную пленку на поверхности.

Преимущества и технические характеристики ПВА эмульсии

• Хорошие адгезионные и технические свойства: дисперсия прочно склеивает большинство поверхностей за счет смачивания и проникновения адгезива внутрь материала, а также служит добавкой в различные растворы.
• После высыхания формирует надёжную, бесцветную плёнку между склеиваемыми поверхностями.
• Качественные характеристики клеевой пленки на склеенном изделии не меняются под влиянием перепадов температур.
• Высокая скорость схватывания эмульсии к склеиваемому материалу. 
• Универсальность и удобство в нанесении: дисперсию наносят на поверхность, используя валковые, дисковые машины или ручным способом. Если применяется оборудование для нанесения дисперсионного клея, по окончанию работы машина легко чистится теплой водой. 
• Устойчивость к механическим воздействиям за счет достижения высокого уровня прочности клеевой плёнки за короткое время.
• Удобство в применении: перед началом работы не нужно проводить дополнительных манипуляций с дисперсией. Необходимо только перемешать состав. Плотная консистенция позволяет легко применять продукт на отвесных поверхностях. После нанесения эмульсии, на материалах не появляются пятна, а излишки клеящего состава легко убираются.
• ПВА эмульсия не образовывает пену.
• Хранить поливинилацетатную эмульсию можно до 12 месяцев.
• Продукт доступен по стоимости, не токсичен и не горюч.

Где купить поливинилацетатную эмульсию в Харькове

Купить надёжную поливинилацетатную дисперсию «Люкс Р-20» можно непосредственно у производителя промышленных адгезивов — компании НПП «Люкс-Х». Наличие на предприятии собственной научно-исследовательской лаборатории, способствует разработке качественных адгезивов по индивидуальным запросам клиентов. На стоимость эмульсии ПВА влияет объем заказа и марка продукта. Перед покупкой дисперсии ПВА рекомендуем обратиться к менеджерам компании «Люкс-Х» для детальной консультации. Консультационная поддержка технических специалистов позволит выбрать необходимый именно Вам адгезив.

Почему стоит заказывать эмульсию ПВА у компании «Люкс-Х»?

• Можно купить дисперсию непосредственно у производителя оптом и в розницу от 10 кг по доступной цене.
• Компания «Люкс-Х» предоставляет Вам широкий выбор адгезивов для различных применений.
• Возможность бесплатной доставки и экономии за счёт прямых поставок без посредников.

Подробная информация о дисперсии ПВА представлена на сайте компании, по ссылке. Заказать клей можно по телефону +38 (057) 766 06 36 или через форму обратной связи.

Водно-дисперсионные ЛКМ, полиуретановые и акриловые дисперсии, водоразбавляемые алкиды

Статьи и наши публикации в журналах.

Куликова Н.Г., Технический специалист по водным системам
компания «Аттика», г.Санкт-Петербург
Водно-дисперсионные лакокрасочные материалы (ЛКМ) используются при изготовлении красок, грунтовок, шпатлевок и непигментированных материалов. Они классфицируются по химической природе пленкообразующего вещества, которое является основным компонентом рецептуры. Водные ЛКМ, как правило, изготавливаются на акриловых, стирол-акриловых, полиуретановых дисперсиях, водоразбавляемых алкидах и т.п.
Под водными дисперсиями полимеров подразумевают дисперсии, в которых обязательным компонентом дисперсионной среды является вода. Использование водоразбавляемых дисперсий в качестве пленкообразующих систем в значительной мере позволяет решить проблемы окружающей среды.
Классические сферы применения водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ — это строительство и бытовой ремонт, но благодаря новым технологиям производства дисперсий их стало можно применять и в промышленном направлении для окраски древесины, металла, пластика, стекла, минеральных оснований и т.д. Формирование покрытий на основе ВД ЛКМ происходит путем испарения воды. Полимерные частицы сначала уплотняются до образования упаковки шаров (рис. 1), затем круглые полимерные частицы под влиянием капиллярного давления жидкости деформируются до ромбических додекаэдров, которые в результате диффузии молекул пленкообразователя постепенно теряют границу раздела (коалесцируют).

Рис. 1 Процесс пленкообразования водных дисперсий

Ассортимент дисперсий, выпускаемых в настоящее время компанией Synthopol, очень широк, рассмотрим некоторые из них.
1. Акриловые дисперсии — одна из разновидностей полимеров, получаемая путем полимеризации акриловой кислоты и ее эфиров в присутствии эмульгаторов и стабилизаторов. Основные свойства дисперсий (температура стеклования, минимальная температура пленкообразования — МТП) и физико-механические свойства покрытий на их основе зависят от структуры основных и боковых цепей полимерной макромолекулы.
Лакокрасочные покрытия на основе акриловых дисперсий сохраняют цвет и выдерживают интенсивное УФ-излучение, обладают высокой эластичностью и водоотталкивающими свойствами, что позволяет успешно применять такие ЛКМ для минеральных и деревянных поверхностей как снаружи, так и внутри помещений.

Таблица 1. Основные характеристики акриловых дисперсий 

Водная, самосшивающияся чисто акриловая эмульсия

Для понижения МТП водных дисперсий используют коалесцирующие добавки. К ним относят малолетучие органические жидкости, ограниченно растворимые в воде и по­лимере, обеспечивающие временную пластификацию полимера в период пленкообразова­ния и испаряющиеся из пленки в основном в процессе ее формирования. К таким вещест­вам относятся гликолевые эфиры, способные совмещаться с полимерами.
2. Полиуретановые дисперсии — это класс синтетических полимеров, получаемых взаимодействием полиизоцианатов с соединениями, содержащими гидроксильные группы. С помощью подбора компонентов (изоцианатов и гидроксилсодержащих соединений) можно в широких пределах варьировать их свойства. Основными свойствами полиуретановых дисперсий являются хорошая механическая прочность и одновременно эластичность. Преимуществом полиуретановых дисперсий можно считать и то, что они сочетают в себе такие качества, как химстойкость и стойкость к воздействию механических нагрузок. В связи с этим они нашли широкое применение, особенно в водных лаках для паркета и мебели (табл. 2).

Таблица 2. Основные характеристики полиуретановых дисперсий 

Водная дисперсия алифатического полиуретана

Водная акрил-модифицированная полиуретановая дисперсия

Акрил-полиуретановая дисперсия является единой цепью ПУ акрилового полимера. Системы комбинированных дисперсий, созданные путем простого смешивания, обладают ограниченными возможностями (при простом смешении не происходит связи на молекулярном уровне, между полимерными цепями нет взаимодействия). В то время как специально синтезированные гибридные системы, такие, как Liopur PFL 3198, обладают более высокими качественными свойствами.
3. Водоразбавляемые алкиды. Алкиды — это полиэфиры, которые имеют разветвленное строение. Они являются продуктами взаимодействия жирных кислот и спиртов. Алкидные смолы подразделяются на водо- и органоразбавляемые.

Таблица 3. Основные характеристики водоразбавляемых алкидов 

Уретан-модифицированная алкидная смола

В предлагаемой публикации рассмотрена пропитка по дереву  на основе уретан-модифицированной алкидной смолы Synthalat  PWL 819 (см. Табл. 4).

Таблица 4. Характеристики  пропитки по дереву на основе

уретан-модифицированной алкидной смолы Synthalat  PWL 819

Наименование показателя	Значение	Метод испытания
1 Внешний вид пропитки	Однородная, молочного цвета жидкость	Внутренний метод
2 Показатель активности водородных ионов, единиц рН	5,7	ГОСТ Р 52020
3 Плотность, г/см3	1,004	ГОСТ  Р 53654.1
4 Массовая доля нелетучих веществ, %	26,1	ГОСТ 31939
5 Время высыхания до степени 3,  мин	25	ГОСТ 19007
6. Глубина проникновения, мм	10	Внутренний метод
7. Водопроницаемость пленки на древесине, мин	> 14	Внутренний метод

Для пропиток по дереву одним из главных показателей является глубина проникновения и водопроницаемоть пропитки, отвечающие за качественные показатели готового продукта.
Глубиной проникновения (Рис.2) называется расстояние, измеряемое в миллиметрах от наружной поверхности древесины до границы проникновения пропитки. При пропитке древесины глубину проникновения определяют путем измерения окрашенной зоны дре-весины (пропитка была затонирована для более точной оценки испытания).

Рис. 2 Глубина проникновения пропитки на основе Synthalat  PWL 819

Водопроницаемость пленки определяют, чтобы показать эффективность и работу пропитки. Пропитка, просачиваясь вглубь древесины, не просто проникает, а закупоривает поры, обеспечивая их водонепроницаемость и увеличивая водостойкость финишного слоя.

Водопроницаемость пленки на древесине 

В настоящее время широкое применение нашли водоразбавляемые ЛКМ. По сравнению с ЛКМ на основе растворителей они обла дают рядом преимуществ, так как экологически безопасны для человека и окружающей среды. Компания «Аттика» является эксклюзивным дистрибьютером сырья для ЛКМ компании-производителя SYNTHOPOL CHEMIE на отечественном рынке. Компания предлагает высококачественные водоразбавляемые дисперсии европейского (Германия) производителя, осуществляя техническое сопровождение продаж и индивидуальный подход к каждому клиенту.
Список литературы:
1. Сорокин М.Ф. Химия и технология пленкообразующих веществ. — М.: Химия, 1989.
2. Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур. — М.: Пэйнт-Медиа, 2007.
3. Мельников И. Лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов. — ЛитРес, 2011.
4. Казакова Е.Е., Скороходова О.Н. Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения. — М.: Пэйнт-Медиа, 2003.

Понимание различий между растворами, эмульсиями, коллоидами и дисперсиями

Анализ проб в лабораториях более чем часто требует этапов предварительной обработки для экстракции, выделения, концентрирования или разбавления до измеримых диапазонов концентраций.

Обычно это достигается путем растворения образца в подходящем растворителе. Однако растворимость соединения в растворителе зависит от сродства между соединением и растворителем.

В зависимости от степени сродства полученные смеси классифицируют как растворы, суспензии, эмульсии или коллоиды. Различия между этими терминами часто непонятны студентам и исследователям, и в конечном итоге они используют их как синонимы.

Это приводит к серьезной путанице и осложнениям. Таким образом, цель статьи состоит в том, чтобы внести некоторую ясность в эти термины таким образом, чтобы вы могли использовать их надлежащим образом везде.

Давайте теперь углубимся в детали и найдем разницу между эмульсией и суспензией, растворами и коллоидами.

Раствор

Раствор образуется при полной смешиваемости растворенного вещества и растворителя при данной температуре. Растворимость растворенного вещества зависит от температуры и увеличивается с повышением температуры. Если при данной температуре к растворителю добавить избыток растворенного вещества, то избыточное количество не растворится и осядет даже после механической гомогенизации.

Раствор представляет собой прозрачную однородную смесь, частицы растворенного вещества больше не видны и не оседают. Частицы растворенного вещества имеют размер молекулы и не рассеивают проходящий через него световой луч.

Поскольку состав гомогенен, невозможно отделить растворенное вещество от растворителя путем фильтрации. Единственный доступный вариант — прибегнуть к дистилляции, которая удаляет растворитель и оставляет твердый остаток растворенного вещества.

Суспензии

Большинство людей не понимают, что такое раствор суспензии. Суспензии получают при диспергировании нерастворимых твердых частиц в жидкой среде. При встряхивании частицы растворенного вещества могут быть равномерно диспергированы в среде, но если их не трогать, частицы растворенного вещества размером от 0,5 до 5 мкм имеют тенденцию к оседанию и могут быть отделены от раствора фильтрованием или центрифугированием.

Коллоиды

Коллоид образуется при диспергировании в жидком растворителе частиц диаметром от 1 до 1000 нанометров. Коллоид представляет собой гомогенную смесь, и растворенное вещество не оседает при стоянии. Коллоиды можно отличить от растворов по рассеянию света. Молоко является примером коллоидного раствора, состоящего из частиц жира, равномерно распределенных в воде.

Эмульсии

Эмульсия, подобная коллоиду, состоит из дисперсии двух или более несмешивающихся жидкостей. Масло и вода не смешиваются и при смешивании и встряхивании образуют эмульсии. Мельчайшие капельки масла равномерно распределяются по воде.

Из-за явления искажения света эмульсии обычно выглядят мутными. Разбавленные эмульсии часто кажутся голубоватыми из-за большего рассеяния более низких длин волн света. Можно диспергировать любую из жидкостей в другой, например, масло и воду или воду в масле.

Второстепенный компонент не отделяется от основного компонента, даже если его оставить нетронутым на неопределенный срок. Некоторые эмульсии имеют тенденцию образовывать пленку поверх другой фазы в растворе с образованием глобул, которые отталкивают друг друга, что позволяет им оставаться во взвешенном состоянии или диспергироваться на неопределенный срок.

Термины «коллоид» и «эмульсия» часто используются как синонимы, но следует помнить, что эмульсии образуются при смешивании несмешивающихся жидкостей, тогда как коллоидный раствор может представлять собой жидкую или твердую дисперсию в другой жидкости. Другими словами, эмульсию можно назвать коллоидом, но не все коллоиды являются эмульсиями.

Несколько факторов, которые могут помочь отличить суспензию от эмульсии:

• Фазы: В суспензии вы можете найти два вещества любой фазы материи, такие как твердое, жидкое и газообразное. В то же время эмульсия состоит только из двух несмешивающихся жидкостей.
• Разделение: Там, где удобно разделить суспензии, можно разделить или не разделить эмульсии. Это происходит из-за состояния вещества, в котором частицы присутствуют в том или ином из них. Так как суспензии состоят из частиц твердой фазы, они не вызывают затруднений при разделении. С другой стороны, эмульсии имеют две частицы жидкой фазы. Итак, мы сначала должны проверить тип и природу этих жидкостей, чтобы сказать, можно ли их разделить.
• Стабилизация: Стабилизация возможна только в эмульсиях, где можно использовать эмульгатор, чтобы сделать эмульсию более стабильной.

• Размер частиц: Самое первое различие между ними заключается в размере частиц, находящихся в них. Если коллоиды имеют размер частиц в диапазоне от 1 до 1000 нм, суспензии состоят из частиц размером более 1000 нм. Кроме того, коллоиды имеют диспергированные частицы, тогда как суспензии имеют частицы, взвешенные в растворе.
• Разделение: Разделение в суспензиях достаточно удобно из-за большого размера частиц. Вы можете оставить компаунд стоять где-нибудь, и более крупные взвешенные частицы осядут. С другой стороны, эмульсии не проявляют такого свойства. Из-за их мелких дисперсных частиц разделение становится немного затруднительным.

Еще одним контрастным моментом здесь является реакция на фильтрацию. В тех случаях, когда частицы суспензии отделяются фильтрованием, на эмульсию методика не влияет. Следовательно, разделение частиц эмульсий является непростым делом.

• Рассеяние света: Вы можете наблюдать рассеяние света в эмульсиях из-за эффекта Тиндаля. Однако суспензии могут или могут рассеивать свет. Это сильно зависит от того, непрозрачны они или нет.

Помимо всего этого, вы также можете услышать термин «дисперсионные растворы». Эти системы в основном состоят из двух материалов. Они образуются, когда распределенные частицы первого материала диспергируются в непрерывной фазе второго материала.

Если дисперсные частицы достаточно велики, чтобы подвергнуться процессу осаждения, система называется суспензией. В случае, если частицы малы и не реагируют на седиментацию, они известны как коллоиды. Точно так же дисперсия может быть разделена на различные другие системы в зависимости от размера частиц, диспергированных в непрерывной фазе.

Мы надеемся, что вы поняли эти термины и можете использовать их по назначению! Хотите узнать больше о лабораторных терминах, зарегистрируйтесь на наши курсы.

Рубрики: Общие темы

В чем разница между суспензиями, эмульсиями и коллоидами?

Подвески

Суспензия представляет собой смесь двух веществ, одно из которых тонко измельчено и диспергировано в другом. Обычные взвеси включают песок в воде, пыль в воздухе и капли масла в воздухе. Частицы в суспензии крупнее, чем в растворе; они видны под микроскопом и часто видны невооруженным глазом. Частицы в суспензии осядут, если суспензию оставить в покое. Многие частицы суспензии можно отделить с помощью фильтра. Примером простой суспензии может быть мука в воде или песок в воде.

Коллоиды

Коллоид представляет собой тип смеси, промежуточный между гомогенной смесью ( также называемой раствором ) и гетерогенной смесью со свойствами, также промежуточными между ними.

Частицы в коллоиде могут быть твердыми, жидкими или пузырьками газа. Среда, в которой они находятся во взвешенном состоянии, может быть твердой, жидкой или газообразной (хотя газовые коллоиды не могут быть взвешены в газе). Частицы имеют размер примерно от 10 до 10 000 ангстрем и, как правило, не могут быть отфильтрованы или легко осаждены. Коллоиды могут быть окрашены или полупрозрачны из-за эффекта Тиндаля, который представляет собой рассеяние света частицами в коллоиде. Коллоидные частицы можно увидеть в луче света, например пыль в воздухе в «столбе» солнечного света.

Броуновское движение может использоваться для различения растворов и коллоидов. Броуновское движение — это хаотическое движение коллоидных частиц, взвешенных в жидкости или газе, вызванное столкновениями с молекулами окружающей среды. Частицы в растворах и коллоидах находятся в постоянном движении. Однако коллоидные частицы достаточно велики, чтобы их можно было наблюдать, и достаточно малы, чтобы все еще подвергаться влиянию случайных молекулярных столкновений. Коллоидные частицы сопротивляются быстрому оседанию на дно сосуда из-за броуновского движения.

Эмульсии типа коллоида

Эмульсии являются примером коллоидов, состоящих из мельчайших частиц, взвешенных в другом несмешиваемом (несмешиваемом) материале. Эмульсия представляет собой суспензию двух жидкостей, которые обычно не смешиваются друг с другом. Эти жидкости, которые не смешиваются, называются несмешиваемыми . Примером может служить масло и вода. Если смешать масло и воду и встряхнуть их, образуется мутная взвесь. Дайте смеси отдохнуть, и масло и вода разделятся.

Эмульгатор (эмульгатор) — это любое вещество, которое удерживает части эмульсии в смеси. Например, если мы смешаем масло и воду, образуется взвесь, которая со временем расслаивается. Но теперь, если мы добавим несколько капель и взболтаем смесь, масло и вода будут оставаться в смеси намного дольше.

Примеры эмульсий включают масло, маргарин и майонез.

См. также ГИДРОКОЛЛОИДЫ

Примеры коллоидов

Основы стабильности эмульсии | Processing Magazine

Эмульсии встречаются во всех аспектах повседневной жизни. Разработка и переработка эмульсий распространены во многих отраслях промышленности. Производитель, который использует смазку для инструментов для производства деталей авиационных двигателей, или кто-то, кто наносит косметический крем, являются типичными примерами использования эмульсии.

Использование коллоидных мельниц и поточных смесителей является популярным способом приготовления и обработки эмульсий. В этой статье будут обсуждаться основные темы, которые помогут в успешной разработке и окончательной оценке стабильных эмульсий, включая определение соответствующих терминов, правильную рецептуру продукта, рекомендуемые методы премиксов, оптимизацию технологического оборудования и методы оценки качества готового продукта. .

Основные определения

Логично начать с рабочего определения эмульсии. Возможны многие такие определения, но самое основное определяет эмульсию как устойчивую смесь двух несмешивающихся жидкостей, одна из которых равномерно диспергирована в другой в виде мелких капель или частиц. Хотя это кажется простым определением, его полный охват станет очевидным.

Поскольку эмульсия состоит из двух различных жидкостей, важно различать их. Это достигается путем обозначения жидкости, существующей в виде мелких капель, дисперсной фазой или внутренней фазой. Жидкость, присутствующая в качестве окружающей среды, является внешней фазой или непрерывной фазой.

Исходя из этих различий, возможны два основных типа эмульсий. Их называют эмульсиями масло-в-воде (М/В) и вода-в-масле (В/М). В первом случае внутренняя фаза представляет собой масло или жидкость, смешивающуюся с маслом, а внешняя фаза представляет собой воду или жидкость, смешивающуюся с водой. В последнем внутренняя фаза представляет собой водоподобную жидкость, а внешняя фаза — маслоподобную жидкость.

Большинство людей хоть немного знакомы с понятием поверхностного натяжения, при котором жидкость в сосуде ведет себя так, как будто у нее есть оболочка. Молекулы на поверхности испытывают силы, стремящиеся связать их с объемом жидкости и предотвратить их выход в воздух. По этой причине стакан воды можно наполнять осторожно, так, чтобы поверхность вздулась над верхом стакана, не проливая.

Как эта концепция применима к эмульсиям? Рассмотрим поверхность капель, составляющих внутреннюю фазу. Эта поверхность, которая представляет собой границу между двумя фазами, называется интерфейсом. Молекулы обеих фаз на этом интерфейсе также испытывают силы, которые имеют тенденцию связывать их с себе подобными и затрудняют разделение одной капли на несколько более мелких капель. Эти силы приводят к поверхностному натяжению между двумя фазами. Именно действия в этом интерфейсе занимают большую часть этой статьи.

Очевидно, поскольку межфазное натяжение является мерой сил, пытающихся разделить две фазы, целью приготовления эмульсий должно быть снижение межфазного натяжения, чтобы способствовать более тесному смешиванию двух фаз. Это достигается двумя основными способами: снижением вязкости внутренней фазы и использованием химических добавок. Самый простой способ добиться снижения вязкости — нагреть продукт, потому что большинство жидкостей при нагревании становятся менее вязкими. Снижение вязкости обычно сопровождается уменьшением межфазного натяжения, что облегчает образование хорошей эмульсии.

Стабильная эмульсия двух несмешивающихся жидкостей встречается редко, и обычно требуется некоторая химическая помощь. Обычно используется химическое вещество, активное на границе раздела двух фаз. Такая добавка называется эмульгатором или поверхностно-активным веществом (поверхностно-активное вещество). Промышленное приготовление большинства эмульсий включает применение как химического эмульгатора, так и механического устройства, такого как коллоидная мельница или поточный смеситель, для получения дисперсной фазы с размером капель, достаточно малым для получения готового продукта с желаемой консистенцией. характеристики.

Точное техническое объяснение механизма действия эмульгаторов выходит за рамки этого обсуждения, но более подробная информация поможет. Молекулу эмульгатора можно представить как имеющую длинный хвост на одном конце и круглую головку на противоположном конце. Хвост будет неполярным (электрически нейтральным) и, следовательно, гидрофобным (маслорастворимым). Головка будет полярной (электрически заряженной) и, следовательно, гидрофильной (водорастворимой).

На примере эмульсии М/В молекулы эмульгатора будут двигаться к границе раздела фаз и ориентироваться таким образом, что гидрофобные концы будут внедрены в поверхность капель масла внутренней фазы, а гидрофильные концы будут связаны с молекулами воды непрерывной фазы на границе раздела. Фактически эмульгатор образует межфазную пленку толщиной в одну молекулу. Визуально частицы дисперсной фазы напоминают игольные подушечки (см. рис. 1). Конечно, ориентация молекул эмульгатора будет инвертирована для эмульсии В/М, но в остальном концепция идентична.

Рис. 1. Поверхность раздела эмульсии масло-вода

Такое расположение молекул способствует образованию и стабильности эмульсии двумя способами. Во-первых, капли внутренней фазы, поскольку они окружены электрически заряженными гидрофильными концами молекул эмульгатора, не могут сливаться с образованием более крупных капель. По сути, они ведут себя как электрически заряженные частицы, а частицы с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга. Во-вторых, разделение этих капель будет происходить легче, потому что межфазное натяжение будет значительно снижено благодаря присутствию молекул эмульгатора на границе раздела.

Физические свойства

Понимая, что такое эмульсии и как они образуются, можно подробно описать некоторые из их наиболее важных физических свойств. Для упрощения в этой статье будет рассмотрена только эмульсия типа М/В со сферическими каплями масла, но выводы в равной степени относятся и к типу В/М. Будут представлены следующие свойства:

• Средний размер частиц
• Гранулометрический состав
• Внутрифазная вязкость
• Вязкость в непрерывной фазе
• Уровень эмульгатора
• Концентрация масляной фазы
• Непрерывная фаза pH
• Оптические свойства эмульсии

Критический вопрос стабильности эмульсии невозможно избежать. Наиболее очевидной физической характеристикой эмульсии является размер капель масла. Эти капли должны быть больше 0,1 микрометра (мкм), чтобы их не классифицировали как коллоидную суспензию.

На практике большинство коммерческих эмульсий имеют частицы диаметром от 0,2 до 100 мкм. Из-за влияния силы тяжести и разницы в плотности двух жидкостей капли масла будут подниматься к верхней части контейнера со скоростью, пропорциональной их диаметру. Следовательно, в интересах качества эмульсии размер капель масла должен быть уменьшен до тех пор, пока не будет достигнута желаемая степень стабильности продукта. Кроме того, уменьшение размера капель сверх этой точки не будет иметь практического значения и будет пустой тратой энергии, необходимой для его достижения.

Тот факт, что был упомянут диапазон размеров частиц, означает, что не все капли масла имеют одинаковый размер. Данную эмульсию нельзя охарактеризовать, указав один размер частиц. Вместо этого необходимо определить средний размер частиц, а также информацию о распределении частиц по размерам. Средний размер частиц можно определить разными способами, но поскольку общий объем дисперсной фазы (V) и общая площадь межфазной поверхности (S) являются такими важными переменными в теории эмульсий, часто используется определение, включающее эти значения. Таким параметром является средний объемный диаметр поверхности (d _против ), и он рассчитывается с использованием стандартных формул для объема и площади поверхности сферы, как указано в уравнении ниже:

Решение для d дает результат d = 6 V/S, и это определение двс. В оставшейся части этого обсуждения предполагается, что термин «средний размер частиц» относится к этому значению.

Вопрос о распределении обычно решается путем графического представления кривой распределения частиц по размерам вместе со средним диаметром частиц. На рис. 2 показан пример типичной логнормальной кривой распределения частиц по размерам, где n — количество капель диаметром x, а N — общее количество капель всех размеров в образце эмульсии.

Рассматриваемые концентрации важны, поскольку они влияют на тип и стабильность конечной эмульсии. В общем, фаза, которая присутствует в большей концентрации, будет иметь тенденцию быть непрерывной фазой. Например, эмульсия с 40-процентным содержанием масла будет склонна к образованию эмульсии типа М/В. Если уровень масла увеличить до 60 процентов, это будет способствовать образованию эмульсии вода/масло. Это связано с тем, что становится все труднее упаковать капли масла в непосредственной близости без их объединения по мере увеличения их концентрации. В этой ситуации легче сформировать капли воды и диспергировать их в масле.

На самом деле, если бы масло медленно добавлялось к 40-процентной эмульсии М/В при хорошем перемешивании, эмульсия постепенно становилась бы все более и более вязкой, а затем внезапно снова становилась бы довольно жидкой. После того, как эта точка будет достигнута, более тщательное исследование покажет, что эмульсия относится к типу В/М. Этот процесс известен как инверсия, а конечный продукт иногда называют инвертной эмульсией.

Эти параметры полезны в качестве общих рекомендаций, но при тщательном выборе типа эмульгатора и строгом контроле размера частиц, чтобы он не стал слишком маленьким, можно получить эмульсии с очень высокой концентрацией внутренней фазы. Типичным примером является майонез, представляющий собой эмульсию типа М/В, содержащую 80 процентов масла. Это ситуация, в которой естественные физические свойства системы преодолеваются с большими усилиями. Мы рассмотрим такие примеры.

Другой важной переменной в коммерческих целях является максимальный размер частиц. При лабораторных испытаниях образцов продукта частицы меньше определенного размера отделяются настолько медленно, что это приемлемо, в то время как частицы большего размера просто недостаточно стабильны. Средний размер частиц не имел бы особого значения, если бы хвост кривой распределения не выходил за пределы этого критического значения диаметра.

Концентрация дисперсной фазы и эмульгатора может повлиять на стабильность эмульсии. Во-первых, необходимо предостережение относительно терминологии. Концентрация дисперсной фазы может быть выражена либо как массовая, либо как объемная доля всей эмульсии. Эмульгатор выражается в весовых процентах либо от всей эмульсии, либо только от одной фазы. Все эти методы широко используются, и при любом упоминании о концентрациях следует уделять особое внимание этим деталям. В этой статье обе концентрации подразумевают массовые проценты от общей массы эмульсии.

Наконец, концентрация эмульгатора накладывает практическое ограничение на то, насколько мал возможный средний размер частиц. Чтобы понять почему, вспомним, что эмульгатор образует мономолекулярный слой на границе раздела двух фаз. Если вся поверхность каждой капли масла «покрыта» эмульгатором, эмульсия будет стабильной. Однако, если эмульгатора недостаточно для выполнения этой функции, капли масла будут сливаться вместе, образуя более крупные капли, пока снова не будет достигнута точка полного покрытия. Это явление называется коалесценцией. Если учесть, что общая площадь поверхности масляных капель пропорциональна квадрату среднего диаметра частиц, простое уменьшение среднего размера частиц вдвое увеличит концентрацию эмульгатора, необходимую для поддержания стабильности эмульсии, в четыре раза.

В некоторых случаях хорошая эмульсия может быть получена при умеренном уровне приложенной механической энергии, но при увеличении уровня энергии получается плохая эмульсия. Увеличение подаваемой энергии вызывает дополнительное уменьшение размера частиц, но без корректировки концентрации эмульгатора более мелкие частицы нестабильны. Это известно как переработка эмульсии. Технологическое оборудование, такое как встроенные смесители, которые предлагают управление зоной сдвига (несколько настраиваемых зон действия с высоким усилием сдвига) и управление порядком смешивания (адаптируемые камеры смешивания для подачи технологического материала в различные положения в зоне сдвига), обеспечивают важные преимущества для разработка и переработка коммерческой эмульсии.

Тот факт, что снижение вязкости дисперсной фазы увеличивает образование эмульсии, уже упоминался, но какие эффекты можно ожидать от изменения вязкости сплошной фазы? Используя тот же аргумент, что и раньше, снижение вязкости должно привести к более легкому образованию эмульсии из-за снижения межфазного натяжения. Хотя это верно, необходимо учитывать еще один фактор. Увеличение вязкости непрерывной фазы значительно улучшит стабильность эмульсии за счет замедления неизбежного подъема капель масла наверх. В большинстве случаев этот более стабильный готовый продукт является первостепенной задачей, и с радостью принимается решение получить это преимущество за счет преодоления более высокого поверхностного натяжения на этапе механической обработки.

Рисунок 2. Логарифмически-нормальная кривая распределения

Стабильность эмульсии

Необходимо рассмотреть три отдельные категории стабильности эмульсии:

• Будет ли окончательный тип эмульсии оставаться как М/В, или она будет инвертироваться в В/М по мере того, как она возраст?
• Наиболее серьезной нестабильностью является полное разделение эмульсии на слой чистого масла, находящийся поверх слоя чистой воды. Эта деэмульгация, или разрушение эмульсии, была бы, очевидно, катастрофой.
• На сегодняшний день наиболее часто встречающейся формой нестабильности является расслоение. Часто ошибочно полагают, что это связано с образованием масляного слоя поверх эмульсии. Однако это разделение исходной эмульсии на две эмульсии. Эмульсия в верхней части контейнера имеет намного более высокую концентрацию внутренней фазы, чем исходная эмульсия. Та, что на дне контейнера, имеет гораздо более низкую концентрацию внутренней фазы, чем изначально.

Частично исправлена ​​стабильность в отношении типа эмульсии. Напомним, что важную роль играет концентрация дисперсной фазы. Чтобы свести к минимуму вероятность постепенной инверсии, концентрацию нефти следует поддерживать настолько ниже уровня, при котором происходит полная инверсия, насколько это практически возможно. Выбор конкретного эмульгатора имеет решающее значение. Как правило, фаза, в которой эмульгатор обладает большей растворимостью, является внешней фазой. Если нужно приготовить эмульсию М/В, выбранный эмульгатор должен иметь несколько большую растворимость в воде, чем в масле.

Эти изменения растворимости эмульгатора определяются относительными размерами гидрофильных и гидрофобных концов молекулы. Интересное явление, связанное с этой темой, может произойти, если будет сделан неправильный выбор формулировки. В результате может образоваться двойная эмульсия. В этом случае это будет эмульсия вода-в-масле-в-воде. Наблюдение под микроскопом показало бы ожидаемые капли масла, эмульгированные в воде, но капли воды также были бы эмульгированы в каждую из этих капель масла. Подобная ситуация может возникнуть, если две фазы присутствуют примерно в равных объемах, а эмульгатор имеет почти одинаковую растворимость в масле и воде.

Полное разрушение эмульсии обычно происходит в два этапа. Во-первых, капли дисперсной фазы образуют агрегаты, и капли сцепляются друг с другом, не теряя своей индивидуальности. Этот процесс, называемый флокуляцией, дестабилизирует эмульсию, поскольку крупные агрегаты отделяются быстрее, чем более мелкие отдельные капли. Однако процесс обычно обратим при перемешивании и/или добавлении подходящего поверхностно-активного вещества. С другой стороны, коалесценция, второй этап деэмульгации гораздо серьезнее. Это необратимый процесс, при котором несколько капель внутренней фазы сливаются в одну большую каплю.

Сливкообразование является наиболее часто встречающимся типом нестабильности эмульсии. Это происходит, когда неумолимая работа гравитационных сил заставляет две жидкости разной плотности расслаиваться. Этот эффект можно замедлить методами, обсуждаемыми в этой статье, но его нельзя остановить. Поэтому реальной проблемой должна быть скорость образования сливок. Признано, что просачивание произойдет, но оно должно быть замедлено до приемлемой скорости.

Типы

Прежде чем обсуждать обработку и оценку эмульсий, необходимо определить типы эмульгаторов. Поверхностно-активные эмульгаторы, которыми в первую очередь занимается большинство переработчиков, можно разделить на анионные, катионные, неионогенные и амфотерные. Эти термины относятся к электрическому заряду, который эмульгатор придает частицам дисперсной фазы:

• Анионный = отрицательный заряд
• Катион = положительный заряд
• Неионогенный = электрически нейтральный
• Амфотерный = рН-зависимый заряд

Влияние на стабильность эмульсии некоторых важных внешних факторов зависит от электрических характеристик, создаваемых эмульгатором. Например, анионные типы эффективны при высоких уровнях pH, тогда как катионные типы эффективны при низких уровнях pH. Неионогенные типы относительно нечувствительны к pH эмульсии.

Точно так же стабильность эмульсий, образованных электрически заряженными молекулами поверхностно-активных веществ, с гораздо большей вероятностью будет нарушена добавлением электролитов к готовому продукту. По этой причине добавление следовых количеств соли часто разрушает некоторые эмульсии. Если предполагается контакт с электролитами, следует использовать неионогенный эмульгатор.

Методы обработки

Для создания эмульсии ингредиенты сначала смешивают, чтобы получить неочищенную премиксную эмульсию. Этот премикс можно создать несколькими способами:

• Эмульгатор растворяют в непрерывной фазе, а затем медленно добавляют внутреннюю фазу при хорошем перемешивании (наиболее распространенный метод).
• Эмульгатор можно растворить во внутренней фазе перед медленным добавлением этой смеси к непрерывной фазе при перемешивании.
• Эмульгатор можно растворить во внутренней фазе перед медленным добавлением непрерывной фазы для формирования премикса. Это средство обычно дает наилучшие результаты, но оно требует много времени и интенсивного перемешивания, поскольку оно включает проведение предварительной эмульсии В/М через стадию инверсии для окончательного образования желаемого типа М/В.
• Другим методом является использование метода управления порядком смешивания, специально разработанного компанией Bematek. Этот метод позволяет вводить компоненты продукта непосредственно в поток продукта на разных этапах многоступенчатой ​​смесительной камеры.

Если на этапе окончательной обработки используется механическое устройство для измельчения, такое как коллоидная мельница или поточный смеситель, первый метод предварительного смешивания обычно дает хорошие результаты.

Об одном часто используемом премиксе следует упомянуть отдельно. Многие эмульсии М/В стабилизируются простыми мылами. В этих ситуациях наилучшие результаты получаются при растворении жирнокислотной части мыла в масляной фазе и щелочной части мыла в водной фазе. Затем масло добавляют в воду при перемешивании. В результате образование мыла непосредственно на границе раздела при объединении двух фаз приводит к получению отличного премикса. Обратите внимание, что встроенный смеситель с возможностью управления порядком смешивания может выполнять метод простого мыла в непрерывной однопроходной системе вместо использования резервуара для предварительного смешивания.

Убедившись в правильно составленном и стабильном премиксе, коллоидная мельница или поточный смеситель могут завершить работу. Зона интенсивных гидравлических сил сдвига внутри коллоидной мельницы или в головке поточного смесителя разбивает капли внутренней фазы на части и создает обычно желательный малый размер частиц. Если используется достаточное количество эмульгатора для значительного увеличения площади поверхности, создаваемой этим процессом, конечный продукт должен обладать повышенной стабильностью.

После приготовления эмульсии важно найти способ измерить ее качество, чтобы можно было поддерживать некоторую степень постоянства от одной партии к другой.

Контроль качества

Благодаря физическим свойствам эмульсий доступна информация для проверки результатов с помощью процесса надежного контроля качества (КК). Самый простой способ — поставить эмульсию на полку и наблюдать за тем, как со временем она покрывается кремом. Минимальный приемлемый срок хранения может быть спецификацией QC. К сожалению, цена этой простоты заключается в том, что некачественная партия может быть обнаружена только после того, как продукт попадет к покупателю. Чтобы преодолеть это, процесс кремования можно ускорить путем нагревания эмульсии или ее центрифугирования. Затем эти результаты должны быть соотнесены с соответствующей статической скоростью образования сливок при комнатной температуре. Все эти измерения скорости образования сливок просты, но они неточны.

Скорость расслоения эмульсии напрямую связана с размером капель дисперсной фазы. Следовательно, косвенное измерение размера капель дает желаемую информацию о стабильности. К этим методам относятся:

• Оптический микроскоп для наблюдения за максимальным размером присутствующих частиц
• Измерение процента пропущенного света (эмульсия становится более прозрачной по мере уменьшения размера частиц)
• Измерения светорассеяния для построения подробных кривых распределения частиц по размерам

Эти методы быстрые и точные. После установления взаимосвязи между размером частиц и сроком годности можно сделать точные прогнозы скорости образования сливок на основе анализа размера частиц.

Еще одним полезным методом является измерение вязкости. Многие эмульсии претерпевают значительное увеличение вязкости по мере уменьшения размера капель. Таким образом, величина этого увеличения будет хорошим показателем качества эмульсии. По этой причине измерение вязкости, полученное с помощью такого устройства, как вискозиметр Брукфилда, может обеспечить в таких случаях превосходный контрольный показатель для контроля качества. Многие другие методы используются в конкретных случаях. Например, косметические эмульсии часто должны выдерживать несколько циклов замораживания/оттаивания и быть стабильными при повышенных температурах, прежде чем они будут признаны приемлемыми.

Заключение

В этой статье рассматриваются только самые основные концепции этой сложной и обширной темы. Доступно множество книг, в которых подробно рассматриваются эти и многие другие темы.

Стивен Ф. Масуччи — технический директор Bematek. Он занимается разработкой, масштабированием, обработкой и тестированием эмульсий и дисперсий с 1973 года.