PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA HỆ NHŨ TƯƠNG (EMULSION) VÀ VI NHŨ TƯƠNG (MICROEMULSION) TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG (THERMODYNAMIC STABILITY)

Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, một trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, pha còn lại dưới dạng pha liên tụ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÔN NHIỆT ĐỘNG KĨ THUẬT HÓA HỌC

Tên Đề tài:

PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA HỆ NHŨ TƯƠNG (EMULSION) VÀ VI NHŨ TƯƠNG (MICROEMULSION) TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG (THERMODYNAMIC STABILITY) CỦA

HỆ VI NHŨ TƯƠNG ỨNG DỤNG: TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHŨ

MỤC LỤC

.TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG 3

1.Tổng quan hệ nhũ tương 3

1.1 Khái niệm nhũ tương [1][2] 3

1.1.1 Khái niệm: 3

1.1.2 Phân loại [1] 4

1.1.3 Tính chất của hệ nhũ tương[3] 7

1.1.3.1 Độ bền vững tập hợp và bản chất của chất nhũ hoá 7

2.1 Định nghĩa về vi nhũ tương [4] 10

2.2 Thành phần của vi nhũ tương 11

2.3 Ưu điểm của vi nhũ tương 12

2.3.1 Ưu điểm: 12

2.3.2 Nhược điểm: 12

2.4 Phân loại vi nhũ tương: 13

II Phân biệt nhũ tương và vi nhũ tương: 14

III TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG (THERMODYNAMIC STABILITY) CỦA HỆ VI NHŨ TƯƠNG [5] 17

1 Sức căng bề mặt của hệ vi nhũ tương 17

2 Độ cong tự phát 19

2.1 Độ cứng mặt cong là đại lượng quan trọng 20

3 Cân bằng ba pha 21

IV ỨNG DỤNG NHŨ TƯƠNG TRONG TỔNG HỢP POLYMER: 24

1 Tổng quan Polyme 24

1.1 Polyme là gì? 24

1.2 Phản ứng trùng hợp Polymer thông thường 25

a Giai đoạn khơi mào 25

b Giai đoạn phát triển mạch 27

c Giai đoạn ngắt mạch 27

d Giai đoạn chuyển mạch 28

1.3 Các yếu tố ảnh hưởngđến quá trình trùng hợp 28

1.3.1 Ảnh hưởngcủa nồng độ chất khơi mào 28

1.3.2 Ảnh hưởngcủa nhiệt độ 29

1.3.3 Ảnh hưởngcủa áp suất 29

1.3.4 Ảnh hưởngcủa nồng độ monomer 30

2 Phương pháp trùng hợp nhũ tương: 30

2.1 Các thành phần chính trong một hệ trùng hợp nhũ tương: 31

2.2 Qúa trình Polyme nhũ tương: 33

2.4 Ưu và nhược điểm Polyme Nhũ Tương 34

2.4.1 Ưu điểm 34

2.4.2 Nhược điểm: 35

2.4 Thành phần một hệ Polyme nhũ tương đặc trưng 35

[4] Handbook of Microemulsion Science and Technology- google book 36

.TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG

1.Tổng quan hệ nhũ tương

1.1 Khái niệm nhũ tương [1][2]

1.1.1 Khái niệm:

Khái niệm nhũ tương được phát triền một cách khá ngẫu nhiên, nó là một phần quan trọng của lý thuyết hóa keo và là một phần phát triền từ công nghệ lâu đời liên quan đến việc chế biến sữa Các điều kiện để tạo nên nhũ tương cũng như các điều kiện để chế tạo ra hệ keo

có pha phân tán vào môi trường phân tán lỏng

Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, một trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, pha còn lại dưới dạng pha liên tục Trong hầu hết thực phẩm, các giọt nhỏ có đường kính 0.1- 100µm

Sự hình thành một nhũ tương bao gồm sự tăng bề mặt liên pha kèm theo sự tăng năng lượng tự do Sức căng bề mặt liên pha càng nhỏ thì nhũ tương thu được càng dễ dàng

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo nhũ: kiểu thiết bị, cường độ năng lượng cung cấp, nhiệt

độ, pH, lực ion, sự có mặt của chất hoạt động bề mặt, sự có mặt của oxy, bản chất của dầu, hàm lượng protein hòa tan và các nhũ tương hóa của protein, độ hòa tan và khả năng trương hóa của protein có quan hệ tỷ lệ thuận Các loại protein không hòa tan có khả năng tạo nhũ tương thấp…

1.1.2 Phân loại [1]

Nhũ tương được phân loại : Phân loại dựa vào pha phân tán hoặc phân loại theo nồng

độ thể tích mà pha phân tán chiếm

Theo cách phân loại đầu: Người ta chia thành nhũ tương chất lỏng không phân cực trong chất

lỏng phân cực (vd: nhũ tương dầu trong nước) là các loại nhũ tương thuận hoặc nhũ tương loại một Nhũ tương chất lỏng phân cực trong chất lỏng không phân cực (vd: nhũ tương nước trong dầu) là nhũ tương nghịch hoặc nhũ tương loại hai

Nhũ tương loại một thường được ký hiệu D/N: pha phân tán là dầu còn pha liên tục là nước (O / W): giọt dầu phân tán trong nước

Nhũ tương loại hai thường được ký hiệu N/D: pha phân tán là nước còn pha liên tục là dầu: dầu-trong-nước (W / O): những giọt nước phân tán trong dầu

Theo cách phân loại thứ hai, nhũ tương được chia ra: nhũ tương loãng, đậm đặc, rất đậm đặc hay gelatin

Nhũ tương loãng: là các nhũ tương chứa khoảng 0.1% tướng phân tán Là nhũ tương có độ

phân tán bé chế tạo bằng cách pha loãng nhũ tương đậm đặc Các hạt trong nhũ tương loãng có kích thước rất khác với kích thước hạt của các nhũ tương đặc và rất đặc các nhũ tương loãng

là hệ phân tán cao có đường kính hạt phân tán quanh 10-5 cm, thường được tạo nên mà không cần thêm vào hệ các chất nhũ hóa đặc biệt

Nhũ tương đậm đặc: là những hệ phân tán lỏng- lỏng chứa một lượng lớn tướng phân tán, đến

74% thể tích Kích thước các hạt tương đối lớn 0.1-1µm và lớn hơn Các nhũ tương đậm đặc

rất dễ sa lắng, đặc biệt là khi có sự khác biệt về khối lượng riêng giữa tướng phân tán và môi trường phân tán càng cao.

Nhũ tương rất đậm đặc: là các hệ lỏng- lỏng trong đó độ chứa của tướng phân tán vượt quá

74% thể tích

Ngoài ra ta còn có:

Nhũ phức: dầu có thể phân tán trong pha nước của nhũ W/O để tạo ra hệ phức O/W/O, tương

tự có hệ phức W/O/W

 Nhũ trong: phần lớn là các loại nhũ đều đục do ánh sáng bị tán xạ khi gặp các hạt nhũ phân

tán, khi đường kính của các giọt dầu giảm xuống khoảng 0.05µm tác dụng của ánh sáng bị tán xạ giảm khi đó nhũ sẽ trong suốt nhũ trong còn gọi là vi nhũ

 Trạng thái keo: khi hòa tan đường và nước, các phân tử đường phân tán vào nước ở dạng

riêng rẽ, trạng thái này gọi là trạng thái hòa tan hoàn toàn Đối với các nhũ đục đường kính hạt phân tán lớn hơn 0.2µm trạng thái keo là trạng thái trung gian giữa hai trạng thái: hòa tan hoàn toàn vào nhũ đục Kích thước hạt keo khoảng 0.05-0.2µm

1.1.3 Tính chất của hệ nhũ tương[3]

1.1.3.1 Độ bền vững tập hợp và bản chất của chất nhũ hoá

Nhũ tương là hệ không bền vững tập hợp vì có năng lượng tự do lớn; các hạt nhũ tương

tự ý liên kết lại với nhau lại thành tập hợp và cuối cùng hệ tách ra thành 2 lớp

Để đánh giá độ bền vững của nhũ tương ta xét tốc độ phân lớp của nhũ tương, thời gian tồn tại của nhũ tương và thời gian sống của từng hạt

Hệ nhũ tương là hệ không bền nhiệt động Hệ nhũ sau quá trình đồng nhất sau đó xảy ra sự phá hủy nhũ tương như sau:

- Sự nổi lên hoặc lắng xuống của các giọt dưới ảnh hưởng của trọng lực, khối lượng riêng của giọt nào nặng hơn sẽ có xu hướng chìm

- Sự kết tụ của các giọt giam đột ngột các điện tích nên kéo theo làm giảm các lực đẩy tỉnh điện giữa các giọt, thường xảy ra khi thay đổi pH và lực ion Sự kết tụ làm tăng kích thước bên ngoài của các giọt do dó làm tăng tốc độ phân lớp

- Sự hợp giọt một cách tự phát sẽ làm tăng dần kích thước các giọt và cuối cùng dẫn đến phân chia thành hai lớp ngăn cách nhau bằng bề mặt phân chia phẳng, điện tích lúc này sẽ cực tiểu

- Sự xa lắng, sự kết tụ và các va chạm do chuyển động Brown hoặc chuyển động khuấy khác

sẽ làm cho các giọt gần lại nhau

Các dạng không bền của hệ nhũ tương

- Khi sử dụng thêm chất nhũ hóa có tác dụng ngược lại với chất nhũ hóa ban đầu.

Nhũ tương ở dạng W/O khi thêm vào chất điện ly ở nồng độ cao sẽ xảy ra hiện tượng muối kết (không phải hiện tương keo tụ) làm vỡ nhũ

- Nhũ có thể bị phá vỡ nếu đưa vào hệ một chất hoạt động bề mặt hoặc một chất nào đó có khả năng đẩy chất nhũ hóa ra hệ, như dùng rượu anylic, nhũ O/W sẽ bị phá vỡ

-Nhũ tương có thể phá vỡ bằng ly tâm, lọc, điện ly, đun nóng Sự tăng nhiệt độ làm chất nhũ hóa dễ bị tách ra khỏi bề mặt giọt trong quá trình giải hấp phụ hoăc hòa tan chất nhũ hóa của tướng phân tán, do đó tất cả các yếu tố này rất cần được quan tâm trong quá trình tạo nhũ của sản phẩm thực phẩm

1.1.3.2Tính chiết quang:

- Hiện tượng đục ở một số nhũ có liên quan đến chỉ số khúc xạ của hai pha Nếu hai pha có chỉ

số khúc xạ như nhau nhưng năng lượng phân tán quang học khác nhau thì nhũ trong suốt được hình thành

- Độ đục của nhũ thực hiện vào pha phân tán Nói chung,

hai pha bất kì nào, độ đục của nhũ tương tăng đến một giá trị cực đại giới hạn (phụ thuộc vào

sự phân bố kích thước thành phần), sau đó nó lại độc lập với nhau phân tán Nồng độ giới hạn

đó tăng theo sự tăng kích thước của hạt

- Đối với nhũ tốt, có kích thước phân tán khoảng 1µm, độ đục độc lập với nồng độ pha phân tán, khi nồng độ pha phân tán lớn hơn 5%

- Với những nhũ ổn định không ion, tính dẫn điện có thể một yếu tố trong sự ăn mòn này.

2 Tổng quan hệ vi nhũ tương

Phương pháp vi nhũ có nhiều ứng dụng rộng rãi từ thu hồi dầu (oil recovery) tới tổng hợp vật liệu hạt có kích thước nano (nanoparticles) Việc thực hành đầy đủ đầu tiên của hệ vi nhũ nước trong dầu (w/o) để tổng hợp vật liệu nano được giới thiệu năm 1982 và tập trung vào vật liệu nano của kim loại quý cho những ứng dụng xúc tác Từ đó, phương pháp này có một ứng dụng được mở rất rộng trong lĩnh vực xúc tác, từ các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng như isome hóa butan tới các phản ứng nhiệt độ cao như phản ứng cháy có xúc tác metan

2.1 Định nghĩa về vi nhũ tương [4]

Vi nhũ tương được khám phá khá sớm, từ những năm 40 của thế kỷ XX, do hai nhà khoa học Hoar và Schuman sau khi hai ông tình cờ hòa nhũ tương sữa vào hexanol Từ đó đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu về vi nhũ tương, có rất nhiều định nghĩa được đưa ra để tiện cho việc nghiên cứu dạng bào chế này Theo Danielsson và Lindman vi nhũ tương có thể được định nghĩa như sau:

“Vi nhũ tương là hệ phân tán vi dị thể, gồm pha dầu và pha nước phân tán đồng nhất vào nhau và được ổn định bởi phân tử các chất diện hoạt trên bề mặt phân cách hai pha, có tính đẳng hướng về mặt quang học, ổn định về mặt nhiệt động học giống một dung dịch lỏng”.

Như vậy trong thành phần của vi nhũ tương có hai pha dầu và nước, có các chất diện hoạt đóng vai trò tác nhân hình thành và ổn định vi nhũ tương bằng cách giảm sức căng bề mặt phân cách hai pha Định nghĩa này cũng yêu cầu vi nhũ tương có tính ổn định về mặt dược động học (bền và không bị phân lớp), đẳng hướng về mặt quang học (tức là trong suốt hoặc trong mờ, ánh sáng có thể đi qua dễ dàng)

Một hệ vi nhũ là một dung dịch đẳng quang và thuộc tính nhiệt động ổn định Quan sát bằng kính hiển vi, một vi nhũ trông như một dung dịch đồng thể, nhưng ở thước phân tử nó lại là hệ

dị thể Cấu trúc bên trong cùa một vi nhũ ở một nhiệt độ cho trước được quyết định bởi tỉ lệ hợp phần của nó Cấu trúc này gồm cả những giọt nano nhỏ hình cầu đơn kích thước hoặc 1 pha chuyển tiếp Trong hình phía dưới, cấu trúc khác nhau của một vi nhũ ở một nồng độ cho trước của chất hoạt động bề mặt được trình bày khái quát

Ở nồng độ cao của nước, cấu trúc bên trong của vi nhũ bao gồm những droplet dầu trong pha tiếp giáp nước (micelles-mixen) Với sự tăng nồng độ dầu, một mặt phân pha không có hình dạng xác định được hình thành Ở nồng độ dầu cao, mặt phân pha chuyển thành cấu trúc của một droplet nước trong pha tiếp giáp dầu (reverse micelles – mixen nghịch), cũng được gọi là một vi nhũ nước/dầu Giá trị kích thước của những droplet khác nhau từ 10 tới 100 nm phụ thuộc vào loại chất hoạt động bề mặt Nó cũng chỉ ra rằng hệ rất nhạy với nhiệt độ, đặt biệt với trường hợp chất hoạt động bề mặt không ion Như đã thấy ở hình 1, việc tăng nhiệt độ sẽ phá hủy các hạt dầu trong khi những hạt nước bị phá hủy khi giảm nhiệt độ Ngoài vùng tương ứng với dung dịch vi nhũ, một hệ 2 pha tồn tại.

2.2 Thành phần của vi nhũ tương.

Thành phần cơ bản của hệ vi nhũ tương bao gồm:

-Pha dầu: Gồm những chất lỏng không phân cực như dầu lạc, dầu đậu tương, dầu hướng dương, isopropyl myristat, triglyceride mạch cacbon no trung bình, acid oleic… và các chất hòa tan hay đồng tan vào chúng như: methanol, terpen, tinh dầu…

-Pha nước: Gồm những chất lỏng phân cực hay dung trong bào chế như: nước, propylene glycol,… và các chất dễ hòa tan hay đồng tan vào chúng

-Chất điện hoạt: Là các chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt pha, qua đó giúp hình thành hệ vi nhũ Một số chất điện hoạt hay dung trong bào chế như natri laury sulfat, polyoxyenthylen oleyl

-Chất đồng điện hoạt: Là thành phần cho them vào có vai trò quan trọng trong việc hình thành

hệ vi nhũ Một số chất đồng điện hoạt hay dung như isopropanol, n-propanol, alcol benzylic, glyceryl caprylat,…

2.3 Ưu điểm của vi nhũ tương

2.3.1 Ưu điểm:

- Hệ vi nhũ tương làm tăng khả năng hòa tan của dược chất trong hệ, đặc biệt với dược chất ít tan trong nước, do đó làm tăng sinh khả dụng của thuốc, đặc biệt là các dạng thuốc khác có cùng đích tác dụng Vì vậy vi nhũ tương có thể áp dụng vào một số dạng bào chế cũ như viên nang, thuốc dùng ngoài da

- Chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt trong VNT có thể làm giảm tính đối kháng của hàng rào khuếch tán của biểu bì bởi hoạt tính tăng tính thấm của chúng do đó dược chất thấm qua da

dễ dàng hơn

- Có khả năng bảo vệ dược chất cao, đặc biệt với các dược chất dễ bị phân hủy

- Hình thức vi nhũ tương trong, đẹp hơn so với nhũ tương

- Là dạng thuốc có độ ổn định về nhiệt động học cao, bền vững, không bị phân lớp sau thời gian bảo quản dài

- Có thể dùng vi nhũ tương để bào chế các thuốc có tác dụng kéo dài

- Kỹ thuật bào chế đơn giản

2.4 Phân loại vi nhũ tương:

Vi nhũ tương được chia làm 4 loại:

+ Winsor I: dầu phân tán trong nước o/w

+ Winsor II: nước phân tán trong dầu w/o

+ Winsor III: hệ 3 pha trong đó chất hoạt động tan cả trong hai pha ( vi nhũ tương trung gian ) + Winsor IV: dung dich micellar 1 pha ( đẳng hướng ) khi thêm 1 lượng vừa đủ amphiphile ( chất hoạt động bề mặt và ancol )

II Phân biệt nhũ tương và vi nhũ tương:

 Sự phân tán ánh sáng trong hệ nhũ tương và vi nhũ tương:

Faraday (1857) và Tyndahl ( 1869 ) đã lưu ý đến hiện tượng tạo thành dải ánh sáng hình nón

mờ đục khi chiếu qua dung dịch keo một chùm tia sáng mạnh Hiện tượng này được giải thích bằng sự phân tán ánh sáng Tia sáng trên đường đi của nó, gặp những hạt của pha phân tán, khi

đó tùy thuộc vào hệ thức giữa độ dài song của tia sáng và kích thước của hạt mà hiện tượng sẽ xảy ra khác nhau Nếu kích thước hạt lớn hơn độ dài sóng thì ánh sáng sẽ phản xạ trên bề mặt hạt với những góc xác định, hiện tượng này được quan sát trong các hệ phân tán thô như huyền phù hoặc không khí có những hạt bụi lớn Nếu hạt có kích thước bé hơn độ dài sóng thì xảy ra sự nhiễu xạ Cường độ ánh sáng phân tán theo các hướng khác nhau là khác nhau Nếu kích thước hạt rất bé so với bước sóng thì cường độ ánh sáng phân tán theo hướng 0ovà 180olà mạnh nhất Nếu hạt lớn hơn ( nhưng a vẫn nhỏ hơn ) thì cường độ ánh sáng phân tán theo hướng tia tới (180o) là mạnh nhất Dựa theo phương trình Rayleigh ta có: Ipt = kμV2Io Từ phương trình trên ta thấy nếu thể tích hạt càng lớn thì cường độ phân tán ánh sáng càng lớn, tức là độ phân tán của dung dịch càng cao thì cường độ phân tán ánh sáng càng yếu Kích thước của các giọt nhũ tương lớn hơn kích thước giọt của vi nhũ tương, vì vậy mà đối với hệ nhũ tương có sự phân tán ánh sáng còn đối với hệ vi nhũ tương thì ánh sáng truyền thẳng

 Điều kiện bền của hệ keo:

Trong chuyển động Brown, các hạt keo mang những năng lượng xác định và có thể va chạm vào nhau ứng với một xác suất nào đó Điều kiện để hệ keo được bền là phải làm cho

Các loại vi nhũ tương

năng lượng chuyển động Brown luôn luôn nhỏ hơn thềm thế năng Emax của hệ, muốn thế xác suất va chạm vào các hạt keo phải nhỏ Nói chung, muốn cho hệ keo được bền vững, phải làm tăng lực đẩy tĩnh điện, làm giảm xác suất va chạm hiệu quả của các hạt keo.Thường người ta

sử dụng các phương pháp:

Tạo cho bề mặt các hạt keo hấp phụ điện tích (làm tăng φ1 và ζ )

Giữ cho hệ keo có nồng độ nhỏ

Tạo cho bề mặt hạt keo hấp phụ chất bảo vệ (chất hoạt động bề mặt hoặc một số hợp chất cao phân tử như geletin, polyvinil alcol )

Đối với hệ vi nhũ tương hệ ổn định và bền nhiệt động Còn đối với hệ nhũ tương thì hệ không

ổn định với sự phân chia pha Vì trong thành phần của vi nhũ tương có chất hoạt động bề mặt Các lớp phân tử chất hoạt động bề mặt được hấp phụ định hướng bão hòa tương tự như một cấu tạo tinh thể hai chiều có tính chất làm bền cho hệ Tính chất cơ học cấu thể của chất làm bền có ảnh hưởng đến sự bền vững của hệ keo Ví dụ độ bền của nhũ tương sẽ tăng lên, nếu trên bề mặt phân cách pha có một lớp phân tử chất làm bền có độ nhớt cấu thể cao hoặc có độ bền vững cơ học cao làm hàng rào cơ học cấu thể ngăn cản sự dính kết các hạt

Sức căng giao diện ( sức căng bề mặt ) :

Sức căng bề mặt là đại lượng đặc trưng cho lực hút giữa các phân tử của pha ngưng tụ (lỏng, rắn) và có xu hướng kéo các phân tử của bề mặt vào trong lòng thể tích; được xác định bằng công tạo nên một đơn vị diện tích bề mặt phân cách pha Đơn vị của đại lượng này là dyn/cm

Ta có: W = dES = σ dS Như vậy sức căng bề măt tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt pha Vì vậy

mà sức căng bề mặt trong hệ nhũ tương sẽ lớn hơn trong hệ vi nhũ tương

1 Khái niệm Nhũ tương là những hệ phân

tán cơ học vi di thể, tạo bởi hai chất lỏng không đồng tan, trong đó một chất lỏng được

Vi nhũ tương là hệ phân tán vi dị thể, gồm pha dầu và pha nước phân tán đồng nhất vào nhau và được ổn định bởi phân tử các chất

phõn tỏn đồng đều vào chất lỏng thứ hai dưới dạng cỏc tiểu phõn.

Nhũ tương thuốc là những dạng thuốc lỏng hay mềm cú cấu trỳc nhũ tương

diện hoạt trờn bề mặt phõn cỏch hai pha, cú tớnh đẳng hướng về mặt quang học, ổn định về mặt nhiệt động học giống một dung dịch lỏng

2 Kớch thước 0,1-100 àm Nhỏ gần bằng tiểu phõn keo

10-100 nmPhõn tỏn ỏnh sỏng Ánh sỏng truyền thẳngSức căng bề mặt giao diện

Chất nhũ hoỏ ( chất gõy phõn tỏn)

- Thường cú thờm chất tăng

độ nhớt , chất bảo quản, chất chống oxi hoỏ

Ngoài pha nội, pha ngoại, chất nhũ hoỏ cũn cú thờm chất đồng diện hoạt, cú vai trũ quan trọng trong việc hỡnh thành vi nhũ tương Một số chất đồng diện hoạt hay dựng như isopropanol, n-propanol, alcol benzylic, glyceryl caprylat, tetraglycol

Vi nhũ tương thường dựng tỉ lệ chất diện hoạt lớn hơn so với nhũ tương

Ngoài ra, vi nhũ tương cũn cú thờm một số thành phần khỏc như chất tăng hấp thu, chất tạo mựi, chất bảo quản

5 Độ ổn định - Nhũ tương cú độ ổn định

kộm, dễ bị phõn lớp bởi nhiệt

độ, pH

Vi nhũ tương cú nhiệt động học tương đối ổn định cũn nhũ tương thỡ kộm hơn nhiều Do đú, vi nhũ tương

cú thể để lõu mà khụng bị phõn lớp

còn nhũ tương thường không bền, dễ

bị phân lớp Tuy nhiên ngày nay có nhiều loại nhũ tương thường do áp dụng công nghệ tốt vẫn có thể bền lâu mà không bị tách lớp

6 Ứng dụng Dùng để uống, tiêm, dung

ngoài, đặt, nhỏ mắt…

- Uống, tiêm, dùng ngoài, đặt, nhỏ mắt

- Là bán thành phẩm chế tạo các dạng khác: chế tạo các nano kim loại

III TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG (THERMODYNAMIC STABILITY) CỦA HỆ VI NHŨ TƯƠNG [5]

Tính bền vững của hệ phân tán là khả năng duy trì được trạng thái phân tán không đổi theo thời gian Sự bền vững của các hệ phân tán chỉ có tính cách tương đối, nếu hệ tồn tại trong một thời gian lâu thì gọi là bền, còn trong một thời gian ngắn là không bền

Tính bền vững của hệ phân tán được chia làm 2 loại: tính bền tập hợp và tính bền động học Hai yếu tố này liên quan mật thiết với nhau

1 Sức căng bề mặt của hệ vi nhũ tương

Để mô tả sự hình thành các hạt vi nhũ tương, ta chia nhỏ môi trường phân tán khảo sát

một môi trường Khi đó, entropy ( ∆S ) của vi hạt :

∆S = -nkB[lnφ + ((1- φ)/φ) ln(1 – φ)] (1)

Trong đó: n là số vi hạt trong pha phân tán

kB hằng số Boltzmann

φ thể tích pha phân tán

Lúc này, năng lượng tự do (∆G) thay đổi theo entropy khi tổng các năng lượng tự do tạo

ra sự tiếp xúc diên tích bề mặt Hàm nhiệt động cho bề mặt :

∆G = ∆Aγ12 - T∆S (2)

Với:

ΔA thay đổi theo diện tích bề mặt phân chia A=4πr2 của giọt có bán kính r;

γ12 sức căng bề mặt giữa pha 1 và pha 2 (vd : dầu, nước) ;

T nhiệt độ (0K)

Trong đó, ΔAγ12 tương đối nhỏ và >0, ΔG<0 phản ứng tự xảy ra

Trong hệ chất hoạt động tự do, dầu trong nước thì γo/w khoảng 5mN m- 1và sự gia tăng diện tích bề mặt rất lớn ΔA từ 104-105 với 1000kBT nên để phản ứng xảy ra G < 0 thì ΔAγ12 ≤ T ΔS

và sức căng bề mặt xấp xỉ 0,01mN m-1

Một cách hiệu quả để giảm γo/w là thêm chất trợ hoạt động bề mặt (một bề mặt hoặc chuỗi rượu trung bình), đó là một co-surfactant Từ đó cho phương trình Gibbs mở rộng, liên quan đến sức căng của lớp phim bề mặt và hoá thế μ của mỗi thành phần trong hệ,

dγo/w = -Σi(Γidµi) ~ - Σi(ΓiRTdlnCi) (3)

Với:

Ci nồng độ mol của thành phần i trong hệ

Γi sức căng bề mặt cấu tử i (mol/m2)

Tương ứng, ta có Cs và Cco là nồng độ chất hoạt động bề mặt và chất co-surfactant và chỉ 1 cấu tử hấp phụ Γnước = Γdầu = 0 Phương trình (3) trở thành

dγo/w = -ΓsRTdlnCs - Γ∞RTdlnC∞ (4)

Lấy tích phân 2 vế

γo/w= γ0

o/w - 0 ΓsRTdlnCs - 0∞ Γ∞RTdlnC∞