સામાન્ય રીતે, પ્રવાહી મિશ્રણનો એક તબક્કો પાણી અથવા જલીય દ્રાવણનો હોય છે, જેને જલીય તબક્કો કહેવામાં આવે છે; બીજો તબક્કો એક કાર્બનિક તબક્કો છે જે પાણી સાથે અદ્રાવ્ય હોય છે, જેને તેલ તબક્કો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

૧, વર્ગીકરણ

ત્રણ વર્ગીકરણ પદ્ધતિઓ:

1. સ્ત્રોત દ્વારા વર્ગીકૃત: કુદરતી ઉત્પાદનો અને કૃત્રિમ ઉત્પાદનો;

2. મોલેક્યુલર વજન દ્વારા વર્ગીકૃત: ઓછા મોલેક્યુલર વજન ઇમલ્સિફાયર (c10-c20) અને ઉચ્ચ મોલેક્યુલર વજન ઇમલ્સિફાયર (c હજારો);

3. જલીય દ્રાવણમાં તે આયનીકરણ કરી શકે છે કે કેમ તે મુજબ, તેને આયનીય પ્રકાર (ઋણાયનો, કેશન, અને ઋણાયનો અને કેશન) અને બિન-ઋણાયનો પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

આ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી વર્ગીકરણ પદ્ધતિ છે.

 

2, ઇમલ્સિફાયરનું કાર્ય અને સિદ્ધાંત

ઇમલ્સિફાયરનું મુખ્ય કાર્ય બે પ્રવાહીના સપાટી તણાવને ઘટાડવાનું છે જેનું મિશ્રણ કરવામાં આવે છે. તેથી, જ્યારે સર્ફેક્ટન્ટ્સનો ઉપયોગ ઇમલ્સિફાયર તરીકે થાય છે, ત્યારે તેમના હાઇડ્રોફોબિક જૂથનો એક છેડો અદ્રાવ્ય પ્રવાહી કણો (જેમ કે તેલ) ની સપાટી પર શોષાય છે, જ્યારે હાઇડ્રોફિલિક જૂથ પાણી તરફ વિસ્તરે છે. સર્ફેક્ટન્ટ્સને પ્રવાહી કણોની સપાટી પર દિશાત્મક રીતે ગોઠવવામાં આવે છે જેથી હાઇડ્રોફિલિક શોષણ ફિલ્મ (ઇન્ટરફેસિયલ ફિલ્મ) બને, જેથી ટીપાં વચ્ચે પરસ્પર આકર્ષણ ઓછું થાય, બે તબક્કાઓ વચ્ચે સપાટી તણાવ ઓછો થાય અને પરસ્પર વિક્ષેપને પ્રોત્સાહન મળે જેથી પ્રવાહી મિશ્રણ બને.

સર્ફેક્ટન્ટની સાંદ્રતા ઇન્ટરફેશિયલ ફેશિયલ માસ્કની મજબૂતાઈ પર સીધી અસર કરે છે. ઉચ્ચ સાંદ્રતા સાથે, ઇન્ટરફેસ પર ઘણા સર્ફેક્ટન્ટ પરમાણુઓ શોષાય છે, જે ગાઢ અને મજબૂત ઇન્ટરફેસ ફેશિયલ માસ્ક બનાવે છે.

જુદા જુદા ઇમલ્સિફાયર્સમાં અલગ અલગ ઇમલ્સિફિકેશન અસરો હોય છે, અને શ્રેષ્ઠ ઇમલ્સિફિકેશન અસર પ્રાપ્ત કરવા માટે જરૂરી રકમ પણ બદલાય છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, બાઉન્ડ્રી ફેશિયલ માસ્ક બનાવતા ઇમલ્સિફાયરનું મોલેક્યુલર બળ જેટલું વધારે હશે, ફિલ્મની મજબૂતાઈ એટલી જ વધારે હશે અને લોશન વધુ સ્થિર હશે; તેનાથી વિપરીત, બળ જેટલું નાનું હશે, ફિલ્મની મજબૂતાઈ ઓછી હશે અને ઇમલ્સન વધુ અસ્થિર હશે.

જ્યારે ફેશિયલ માસ્કમાં ફેટી આલ્કોહોલ, ફેટી એસિડ અને ફેટી એમાઇન જેવા ધ્રુવીય કાર્બનિક અણુઓ હોય છે, ત્યારે પટલની મજબૂતાઈમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે. આનું કારણ એ છે કે ઇમલ્સિફાયર અણુઓ ઇન્ટરફેસ શોષણ સ્તરમાં આલ્કોહોલ, એસિડ અને એમાઇન જેવા ધ્રુવીય અણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને એક જટિલ બનાવે છે, જે ઇન્ટરફેસ ફેશિયલ માસ્કની મજબૂતાઈમાં વધારો કરે છે.

બે કરતાં વધુ સર્ફેક્ટન્ટ્સથી બનેલું ઇમલ્સિફાયર મિશ્ર ઇમલ્સિફાયર છે. પરમાણુઓ વચ્ચે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે, ઇન્ટરફેસિયલ ટેન્શન નોંધપાત્ર રીતે ઓછું થાય છે, ઇન્ટરફેસિયલ પર શોષાયેલા ઇમલ્સિફાયરનું પ્રમાણ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, અને રચાયેલા ઇન્ટરફેસિયલ ફેશિયલ માસ્કની ઘનતા અને મજબૂતાઈ વધે છે.

ઇમલ્શનની રચના દરમિયાન, સર્ફેક્ટન્ટ્સની ભાગીદારીને કારણે તેલ અને પાણી વચ્ચેનો આંતરચહેરાનો તણાવ ઘણો ઓછો થાય છે, અને તે એક સ્થિર પ્રવાહી મિશ્રણ બને છે. જો કે, ઇમલ્શનમાં હજુ પણ તેલ-પાણીનો આંતરચહેરાનો તણાવ રહે છે જે CMC અથવા દ્રાવ્યતા પ્રતિબંધોને કારણે શૂન્ય સુધી પહોંચી શકતો નથી. તેથી, લોશન એક થર્મોડાયનેમિક અસ્થિર સિસ્ટમ છે.

સૂક્ષ્મ પ્રવાહી મિશ્રણના તેલ અને પાણી વચ્ચેનું ઇન્ટરફેશિયલ ટેન્શન એટલું ઓછું છે કે તેને માપી શકાતું નથી. તે એક થર્મોડાયનેમિક સ્થિર સિસ્ટમ છે. આ મુખ્યત્વે સંપૂર્ણપણે અલગ ગુણધર્મો ધરાવતા બીજા પ્રકારના સર્ફેક્ટન્ટ (જેમ કે પેન્ટેનોલ, હેક્સાનોલ અને હેપ્ટેનોલ જેવા મધ્યમ કદના આલ્કોહોલ, જે કો સર્ફેક્ટન્ટ તરીકે ઓળખાય છે) ઉમેરીને પ્રાપ્ત થાય છે, જે ઇન્ટરફેશિયલ ટેન્શનને ખૂબ જ નાના સ્તરે ઘટાડી શકે છે, જેના પરિણામે તાત્કાલિક નકારાત્મક મૂલ્યો પણ પરિણમે છે. આને બહુ-ઘટક સિસ્ટમો માટે ગિબ્સના શોષણ સમીકરણ દ્વારા સમજાવી શકાય છે.

 

૩, પ્રવાહી મિશ્રણનો પ્રકાર

પ્રકાર

સામાન્ય પ્રવાહી મિશ્રણ, એક તબક્કો પાણી અથવા જલીય દ્રાવણ છે, અને બીજો કાર્બનિક પદાર્થ છે જે પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે, જેમ કે ગ્રીસ, મીણ, વગેરે. પાણી અને તેલ દ્વારા બનેલા પ્રવાહી મિશ્રણને ત્રણ પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:

(a) પાણીના પ્રકારમાં તેલ (O'W)
(e) સંયોજન દૂધ (W/O/W)
(b) પાણીના પ્રકારમાં તેલ (W/O)

(૧) તેલ/પાણી (૦/ડબલ્યુ) પ્રવાહી મિશ્રણ, પાણીમાં વિખરાયેલું તેલ. તેલ એક વિખરાયેલું તબક્કો (આંતરિક તબક્કો) છે, અને પાણી એ પાણીના પ્રવાહી મિશ્રણમાં સતત તબક્કો (બાહ્ય તબક્કો) તેલ છે, જેને પાણીથી ભેળવી શકાય છે. જેમ કે દૂધ, સોયાબીન દૂધ, વગેરે.

(૨) પાણી/તેલ (W/0) પ્રવાહી મિશ્રણ, તેલમાં વિખરાયેલું પાણી. પાણી એ વિખરાયેલું તબક્કો (આંતરિક તબક્કો) છે અને તેલ એ તેલ પ્રવાહી મિશ્રણમાં પાણીનો સતત તબક્કો (બાહ્ય તબક્કો) છે. આ પ્રકારના પ્રવાહી મિશ્રણને તેલથી પાતળું કરી શકાય છે. જેમ કે કૃત્રિમ માખણ, ક્રૂડ તેલ, વગેરે.

(૩) પાણી અને તેલના તબક્કાઓના સ્તર-દર-સ્તરના વૈકલ્પિક વિક્ષેપ દ્વારા રચાતા રિંગ આકારના પ્રવાહી મિશ્રણ મુખ્યત્વે બે સ્વરૂપોમાં આવે છે: પાણીમાં તેલ અને તેલમાં તેલ 0/W/0 (એટલે ​​કે તેલના તબક્કામાં વિખરાયેલા તેલના ટીપાં સાથે પાણીનો તબક્કો અને પાણીમાં તેલ અને પાણીમાં પાણી W/0/W (એટલે ​​કે પાણીના તબક્કામાં વિખરાયેલા પાણીના ટીપાં સાથે તેલનો તબક્કો). આ પ્રકારનું પ્રવાહી મિશ્રણ દુર્લભ છે અને સામાન્ય રીતે કાચા તેલમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

 

ઇમલ્શન પ્રકાર તપાસવાની પદ્ધતિ

(1) મંદન પદ્ધતિ

સતત તબક્કા જેવા જ પ્રવાહીથી પ્રવાહી મિશ્રણને પાતળું કરો. પાણીમાં દ્રાવ્ય પ્રવાહી મિશ્રણ તેલ/પાણી પ્રકારનું હોય છે, અને તેલમાં દ્રાવ્ય પ્રવાહી મિશ્રણ પાણી/તેલ પ્રકારનું હોય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, દૂધને પાણીથી પાતળું કરી શકાય છે, પરંતુ વનસ્પતિ તેલ સાથે ભેળવી શકાતું નથી. તે જોઈ શકાય છે કે દૂધ O/W ઇમલ્શન છે.

(2) વાહક પદ્ધતિ

પાણી અને તેલની વાહકતા ખૂબ જ અલગ છે, અને તેલ/પાણીના પ્રવાહી મિશ્રણની વાહકતા પાણી/તેલ કરતા સેંકડો ગણી વધારે છે. તેથી, પ્રવાહી મિશ્રણમાં બે ઇલેક્ટ્રોડ દાખલ કરવામાં આવે છે અને નિયોનને લૂપમાં શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે, અને તેલ/પાણીનો પ્રકાશ ચાલુ હોય છે.

(3) સ્ટેનિંગ પદ્ધતિ

ટેસ્ટ ટ્યુબમાં તેલ આધારિત અથવા પાણી આધારિત રંગોના 2-3 ટીપાં ઉમેરો, અને કયા પ્રકારનો રંગ સતત તબક્કાને સમાન રીતે રંગીન બનાવી શકે છે તે મુજબ ઇમલ્શનનો પ્રકાર નક્કી કરો.

(૪) ફિલ્ટર પેપર ભીના કરવાની પદ્ધતિ

ફિલ્ટર પેપર પર લોશન નાખો. જો પ્રવાહી ઝડપથી ફેલાય અને મધ્યમાં એક નાનું ટીપું બાકી રહે, તો લોશન પાણીમાં તેલ જેવું છે; જો લોશનના ટીપાં ફેલાય નહીં, તો પાણી જેવું તેલ.

(5) ઓપ્ટિકલ રીફ્રેક્શન પદ્ધતિ

પાણી અને તેલના પ્રકાશ પ્રત્યેના અલગ અલગ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો ઉપયોગ પ્રવાહી મિશ્રણના પ્રકારને ઓળખવા માટે થાય છે. જો પ્રવાહી મિશ્રણ પાણીમાં તેલ હોય, તો કણો પ્રકાશ સંગ્રહ કરવાની ભૂમિકા ભજવે છે, અને કણોની ફક્ત ડાબી રૂપરેખા જ માઇક્રોસ્કોપથી જોઈ શકાય છે; જો પ્રવાહી મિશ્રણ તેલમાં પાણી હોય, તો કણો અસ્પષ્ટતાની ભૂમિકા ભજવે છે, અને કણોની ફક્ત જમણી રૂપરેખા જ માઇક્રોસ્કોપથી જોઈ શકાય છે;

પ્રવાહી મિશ્રણના પ્રકારને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો

(1) તબક્કો વોલ્યુમ:

0stwald દ્વારા ભૌમિતિક દ્રષ્ટિકોણથી તબક્કા વોલ્યુમ સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો. દૃષ્ટિકોણ એ છે કે લોશનના પ્રવાહી મણકા સમાન કદ અને કઠોર ગોળા ધરાવે છે એમ ધારીને, પ્રવાહી મણકાના તબક્કા વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક કુલ જથ્થાના ફક્ત 74.02% જેટલો જ હોઈ શકે છે જ્યારે તે સૌથી વધુ ગીચતાથી ભરેલા હોય છે. જો પ્રવાહી મણકાના તબક્કા વોલ્યુમ અભિન્ન સંખ્યા 74.02% કરતા વધારે હોય, તો લોશન વિકૃત અથવા ક્ષતિગ્રસ્ત થઈ જશે.

(a) એકસમાન ટીપું સમૃદ્ધ ખૂંટો વણાયેલ પ્રવાહી મિશ્રણ
(b) અસમાન ટીપું ગાઢ સ્ટેકીંગ ઇમલ્શન
(c) બિન-ગોળાકાર પ્રવાહી ટીપાંને સ્ટેકીંગ અને ઇમલ્શનની જરૂર પડે છે (અસ્થિર)

ઉદાહરણ તરીકે O/W પ્રકારના ઇમલ્શનને લો, જો તેલનો ફેઝ ઇન્ટિગ્રલ નંબર 74.02% કરતા વધારે હોય, તો ઇમલ્શન ફક્ત W/0 પ્રકાર બનાવી શકે છે, જ્યારે O/i પ્રકાર 25.98% કરતા ઓછો હોય, અને જ્યારે અપૂર્ણાંક 25.98% -74.02% હોય, ત્યારે તે 0/W અથવા W0 પ્રકાર બનાવી શકે છે.

 

ઇમલ્સિફાયર્સની પરમાણુ રચના અને ગુણધર્મો - વેજ થિયરી

વેજ થિયરી ઇમલ્સિફાયર્સની અવકાશી રચના પર આધારિત છે જે ઇમલ્સિફાયરનો પ્રકાર નક્કી કરે છે. વેજ થિયરી સૂચવે છે કે ઇમલ્સિફાયરમાં હાઇડ્રોફિલિક અને હાઇડ્રોફોબિક જૂથોના ક્રોસ-સેક્શનલ વિસ્તારો સમાન નથી. ઇમલ્સિફાયરના પરમાણુઓને વેજ તરીકે જોવામાં આવે છે, જેમાં એક છેડો મોટો અને બીજો નાનો હોય છે. ઇમલ્સિફાયરનો નાનો છેડો ટીપાની સપાટીમાં ફાચરની જેમ દાખલ કરી શકાય છે અને તેલ-પાણી ઇન્ટરફેસ પર દિશાત્મક રીતે ગોઠવી શકાય છે. હાઇડ્રોફિલિક ધ્રુવીય છેડો જલીય તબક્કામાં વિસ્તરે છે, જ્યારે લિપોફિલિક હાઇડ્રોકાર્બન સાંકળ તેલ તબક્કામાં વિસ્તરે છે, જેના પરિણામે ઇન્ટરફેસિયલ તાકાતમાં વધારો થાય છે.

 

ઇમલ્સિફાયર મટિરિયલનો ઇમલ્સન પ્રકાર પર પ્રભાવ

ઇમલ્શન કમ્પોઝિશન મટિરિયલ્સ અને ઇમલ્શન બનાવવાની સ્થિતિ જેવા પરિબળોના પ્રભાવ ઉપરાંત, બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ પણ ઇમલ્શનના પ્રકાર પર અસર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઇમલ્શન દિવાલની હાઇડ્રોફિલિક અને લિપોફિલિક પ્રકૃતિ મજબૂત હોય છે, અને જ્યારે ઇમલ્શન દિવાલની હાઇડ્રોફિલિક પ્રકૃતિ મજબૂત હોય ત્યારે O/W ઇમલ્શન સરળતાથી બને છે, જ્યારે ઇમલ્શન દિવાલની લિપોફિલિક પ્રકૃતિ મજબૂત હોય ત્યારે W/0 ઇમલ્શન સરળતાથી બને છે. કારણ એ છે કે પ્રવાહીને દિવાલ પર સતત તબક્કાનો સ્તર જાળવવાની જરૂર છે, જેથી હલાવતા સમયે પ્રવાહી મણકામાં વિખેરાઈ જવું સરળ ન રહે. કાચ હાઇડ્રોફિલિક છે જ્યારે પ્લાસ્ટિક હાઇડ્રોફોબિક છે, તેથી પહેલાનું O/W ઇમલ્શન બનવાની સંભાવના છે જ્યારે બાદનું W/0 ઇમલ્શન બનવાની સંભાવના છે.

 

બે તબક્કાઓના એકત્રીકરણ વેગનો સિદ્ધાંત

સંકલન ગતિ સિદ્ધાંત બે પ્રકારના ટીપાંના સંકલન ગતિના પ્રભાવથી શરૂ થાય છે જે પ્રવાહી મિશ્રણ બનાવે છે, અને નક્કી કરે છે કે બે પ્રકારના ટીપાંનો સંકલન ગતિ બે પ્રકારના ટીપાંના સંકલન ગતિ પર આધાર રાખે છે જ્યારે પ્રવાહી મિશ્રણ, શાર્ક અને કિલ એકસાથે માંગને આવરી લે છે.

 

તાપમાન

તાપમાનમાં વધારો થવાથી હાઇડ્રોફિલિક જૂથોના હાઇડ્રેશન ડિગ્રીમાં ઘટાડો થશે, જેનાથી પરમાણુઓની હાઇડ્રોફિલિસિટીમાં ઘટાડો થશે. તેથી, નીચા તાપમાને રચાયેલ 0/w ઇમલ્શન ગરમ થવા પર W/0 ઇમલ્શનમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. આ સંક્રમણ તાપમાન એ તાપમાન છે જેના પર સર્ફેક્ટન્ટના હાઇડ્રોફિલિક અને લિપોફિલિક ગુણધર્મો યોગ્ય સંતુલન સુધી પહોંચે છે, જેને ફેઝ ટ્રાન્ઝિશન તાપમાન PIT તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

જોકે, જ્યારે ઇમલ્સિફાયરની સાંદ્રતા ઇમલ્સિફાયર સામગ્રીના ભીનાશના ગુણધર્મના પ્રભાવને દૂર કરવા માટે પૂરતી મોટી હોય છે, ત્યારે રચાયેલ ઇમલ્સિફાયરનો પ્રકાર ફક્ત ઇમલ્સિફાયરની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે અને તેને વાહિની દિવાલની હાઇડ્રોફિલિસિટી અને લિપોફિલિસિટી સાથે કોઈ લેવાદેવા નથી.