Гідрофільно-ліпофільний баланс
Такі чотирьохкомпонентні мікроемульсійний системи, що включають міцеллообразующие ПАР, звичайне ПАР (найчастіше це спирти С5 - Ci2), вуглеводень і воду, а також п'яти-компонентні системи, що містять, крім перерахованих речовин, електроліти, набули особливого значення в останні роки у зв'язку з проблемою підвищення нафтовіддачі пластів, про яку говорилося в гл. Тонке регулювання полярності дисперсійного середовища за рахунок зміни концентрації компонентів, довжини ланцюга вуглеводнів і спирту і природи (гідрофільно-ліпофільного балансу) міцеллообразующего ПАР дозволяє в цих випадках отримувати як прямі, так і зворотні мікроемульсії. Вони можуть перебувати в рівновазі з макрофази - молекулярним розчином того ж складу, що і склад дисперсної фази мікроемульсії. Подібно нагоди двухк-понентних критичних систем (див. § 2), відповідним підбором складу тут вдається отримати мікроемульсії - зворотні і прямі, рівноважні один з одним і, крім того, з дисперсійним середовищем онлайн полярності. Такі мікроемульсійний системи можуть утворювати фазову кордон розділу з дуже малим поверхневий натяг як з водою, що містить певну концентрацію солей, так і з вуглеводнем. Для цього необхідно досягнення такого балансу молекулярних взаємодій в обсягах і на кордоні фаз, коли ПАР виявляє приблизно однакову поверхневу активність при адсорбції на кордоні з обох фаз: водної та масляної. [31]
Встановлено взаємозв'язок між коефіцієнтами адсорбції изооктана на поверхні розділу з поліоксіатілірованнимі Моностеарат, монолаурил-те, моноолеат сорбітану і їх величинами, гідрофільно-ліпофільного балансу. [32]
У табл. 1 і 2 представлені властивості неонола В, синтезованих по двухстадийной схемою з вузьких фракцій спиртів. Знижена миюча здатність неонола В1315 - 9 обумовлена, як показало спеціально проведене дослідження, наявністю діолів в початкових спиртах і менш сприятливим гідрофільно-ліпофільним балансом. [33]
Можна припустити, що гідрофільні і гідрофобні ділянки полімерної ланцюга в розчині орієнтовані таким чином, що гідрофобні групи виявляються поверненими один до одного, а гідрофільні-назовні. Нижче Тп полярні групи сополимера гідратованих і система полімер - вода гомогенна; зі збільшенням температури відбувається часткова дегідратація, яка веде до зміни гідрофільно-ліпофільного балансу н виділенню з розчину суспендованих фази в вигляді набряклого у воді полімеру. ПВА внаслідок більшої гідратації макроланцюга, а також із зростанням концентрації полімеру і його ММ, що може бути пояснено утворенням сітчастої структури з включенням води в її порожнині. Збільшення стійкості системи до розшарування в цьому випадку стає зрозумілим, якщо розглядати, область А в правій частині діаграми як розчин води в полімері, змішаний з водною фазою. [34]
Маслорастворімне ПАР в малополярних вуглеводневих середовищах утворюють колоїдну міцелярно структуру з фазовими межами розділу міцели - середа. Здатність до міцелоутворення характерна, проте, лише для таких присадок, які мають оптимальні співвідношення між гідрофобною і гідрофільної частинами, що визначається величиною їх гідрофільно-ліпофільного балансу. [35]
Адсорбційні властивості кожного класу ПАР найбільш повно проявляються в певних умовах. Іоногенні ПАР реагують на зміну рН середовища і зазвичай в тій чи іншій мірі чутливі до присутності висаліваются агентів. Адсорбційна і емульгуюча здатність полівінілового спирту, крім того, може варіюватися зміною гідрофільно-ліпофільного балансу молекул. що визначається ступенем заміщення ліпофільних груп при обмиленні поливинилацетата на гідрофільні ОН-групи. [36]
Основні харктеристики процесів поглинання води і масла в насичених мікроемульсіях описуються ідеалізована потрійними діаграмами станів. Насичені мікроемульсії типу Вінзор на ідеалізована-ної діаграмі займають область псевдотрехкомпонентной системи ПАР - масло - водний розчин. Систематичні зрушення в цих фазових областях відображають зміни температури, концентрації солей, складу масла, розмірів полярної головки і довжини вуглеводневого ланцюга ПАР, а також інших параметрів гідрофільно-ліпофільного балансу. Фазові діаграми Шіно-ди для неіоногенних ПАР можна описати ідеалізована діаграмами, розташованими один над одним уздовж осі температури. Систематичні зміни типу мікроемульсії при зміні температури показані стопками діаграм. Встановлено зв'язок між насичують кількостями поглинених води і масла мікроемульсія етоксильовані алкилфенолов. При збільшенні відношення обсягів полярна головка / хвіст і зниженні температури або при збільшенні відносини змісту ароматичних до граничних вуглеводнів в олії зростає поглинання води і зменшується поглинання олії. Показано, що параметри, що впливають на насичення водою і поглинання олії в мікроемульсіях, такі, як об'ємне відношення полярної головки і хвоста ПАР, температура, склад масла і концентрації солей у водній фазі, взаємно впливають один на одного. Теорія дозволяє виходячи з впливу складу масла на деякі параметри системи прогнозувати зміни поглинання води і масла в залежності від температури і складу масла. Теорія також встановлює кореляцію між поверхневий натяг на межі поділу мікроемульсія / основна фаза при насиченні водою і поглинанні масла і пояснює спостерігався Шиноди мінімум на залежності поверхневого натягу від температури. [37]
Довгий час вченим не давали спокою явища капілярності і змочування, а також безліч інших питань - наприклад, що є причиною виникнення вигинів на графіку залежності поверхневого натягу від концентрації. Пізніше в вивченні емульсій розчинів ПАР і подібних систем стали застосовуватися більш досконалі методи дослідження, були відкриті нові типи мицелл, полуміцелл і інші структури. Теоретичні основи для подальших досліджень були закладені Гиббсом і Ленгмюра. Макбейн запропонував нові методи вивчення адсорбції, а Гріффін - гідрофільно-ліпофільного балансу. В даний час розробкою нових сполук, які мають поверхневою активністю, займається величезна кількість хіміків. [38]
Тип емульсії, що утворюється при механічному диспергування, в значній мірі залежить від співвідношення обсягів фаз. Рідина, що міститься в більшому обсязі, зазвичай стає дисперсійним середовищем. При рівному об'ємному вмісті двох рідин при диспергування виникають емульсії обох типів, але виживає з них та, яка має вищу агрегатівную стійкість і визначається природою емульгатора. Здатність емульгатора забезпечувати стійкість емульсії того чи іншого типу визначається енергетикою взаємодії його з полярної і неполярний середовищами, яка може бути охарактеризована за допомогою напівемпіричної характеристики - числа гідрофільно-ліпофільного балансу (ГЛБ) поверхнево-активних речовин. [39]
Поверхнева активність ПАР тим вище, чим довше вуглеводнева ланцюг і чим менше гідрофільна полярна група. Однак сама поверхнева активність ще не забезпечує ПАР того комплексу колоїдно-фізичних властивостей, які характеризують найбільш типові речовини цього класу. Зростання поверхневої активності може супроводжуватися різким зменшенням розчинності ПАР у воді, що не завжди прийнятно з технологічних міркувань. Тому вирішальне значення для оцінки поверхневої активності ПАР має оптимальний баланс між полярною групою і неполярних (вуглеводневим) радикалом. Змінюючи гідрофільно-ліпофільний баланс молекули ПАР. (Наприклад, підвищуючи гідрофільність полярної групи при збереженні певної довжини гидрофобного радикала), можна забезпечити не тільки достатню розчинність цих молекул у воді, але і привести до появи у них так званої колоїдної розчинності, обумовленої сильним молекулярним взаємодією довгих ланцюгів. [40]
Гідрофільні властивості, однакові для всього ряду, визначаються взаємодією полярної групи з водою, ліпофільні - взаємодією неполярной ланцюга змінної довжини з маслом. В результаті переважної гидрофильности коротко ПАР відбувається втягування з прикордонного шару в водну фазу (рис. XV. ПАР з переважаючими ліпофільні властивості втягуються в фазу масла (рис. XV. Тому для гарного емульгуючого дії необхідна відносна врівноваженість з деяким дебаланс на користь полярної або неполярний частин (рис. XV. У сучасну літературу міцно увійшов термін: гідрофільно-ліпофільний баланс (ГЛБ), що відображає це властивість емульгатора. [43]
Розчинення ПАР у воді відбувається головним чином за рахунок взаємодії полярних груп їх молекул з водою. Енергія взаємодії неполярних ділянок молекули ПАР з водою невелика і в будь-якому випадку значно менше енергії вандерваальсовского тяжіння вуглеводневих радикалів один до одного. Під впливом гідрофобної взаємодії ці радикали виключаються зі структури рідкої води, тоді як гідрофільні групи, утворюючи з молекулами води систему іон-дипольних або водневих зв'язків, істотно впливають на структуру водного розчину. При достатній довжині неполярних радикалів або полярної і неполярний складових частин молекули ПАР обидва ефекту - виключення з структури рідкої води вуглеводневих ділянок і освіту систем зв'язку гідрофільних ділянок з рідкою водою - протікають в основному незалежно. Внаслідок цього стан молекул ПАР у водному розчині визначається балансом протилежно спрямованих взаємодій, або так званим гідрофільно-ліпофільним балансом. [44]
Сторінки: 1 2 3