1.3.1.1. Hệ nhũ tương
Hệ nhũ tương là hệ có pha phân tán và môi trường phân tán đều ở dạng lỏng. Để tạo nhũ tương, hai chất lỏng đó phải không tan vào nhau. Trong hai pha này, sẽ có một pha phân cực thường gọi là pha “ nước ”, pha còn lại không phân cực được gọi là pha “ dầu “.
1.3.1.2. Phân loại hệ nhũ tương
Thường được chia làm hai loại:
Hệ nước trong dầu (kí hiệu: W/O): là hệ mà các hạt nước phân tán trong pha dầu Hệ dầu trong nước (kí hiệu: O/W): là hệ mà các hạt dầu phân tán trong pha nước Các cách để nhận biết và phân loại nhũ tương:
15
- Thêm một ít nước vào hệ nhũ tương, nước chỉ trộn lẫn trong nhũ tương O/W mà không trộn lẫn trong nhũ tương W/O
- Thêm một ít chất màu chỉ có khả năng tan vào một loại chất lỏng: nước hoặc dầu, nó sẽ nhuộm màu giọt chất lỏng hay môi trường phân tán, qua kính hiển vi điện tử có thể xác định được nhũ tương
- Đo độ dẫn điện của nhũ tương: độ dẫn điện của nhũ tương O/W (khác độ dẫn điện của nước) > W/O (rất nhỏ).
1.3.1.3. Khái niệm về chất nhũ hóa
Khái niệm: những chất có khả năng liên kết hai pha trên bề mặt theo bản chất của
chúng được gọi là chất nhũ hóa.
Phân loại chất nhũ hóa
- Theo tính chất của phần kị nước
Sự đa dạng trong chiều dài gốc hydrocarbon
Độ bất bão hòa của gốc hydrocarbon
Sự phân nhánh của gốc hydrocarbon
Sự có mặt và vị trí của nhóm aryl trong gốc hydrocarbon - Theo loại điện tích
Anionic: như là stearate glyceryl SE, laryl alkyl benzen sulphonate (LABS), laryl alkyl sulphate (LAS)
Cationic: diethulaminoethyl stearate
Nonionic: nonyl phenol ethoxylate (NP-9)
Lưỡng tính
1.3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền nhũ
- Ảnh hưởng của sự tích điện
Đối với chất nhũ hóa ion trong môi trường nước sẽ tích điện trên bề mặt của giọt dầu, do đó chính lực đẩy nhau của các điện tích cùng dấu trên các hạt giúp chống lại quá trình kết tụ. Từ đây cho thấy rằng điều kiện ổn định lý tưởng khi toàn bộ lớp màng phân cách đều được bao bọc bởi các điện tích. Đối với chất nhũ hóa không ion, sự tích điện cùng
16
xuất hiện khi hai chất lỏng có hằng số điện môi khác nhau bị trộn lẫn. Khi đó chất có hằng số điện môi cao hơn mang điện tích dương và ngược lại.
- Lượng chất nhũ hóa
Phải có vừa đủ lượng chất tạo nhũ để tạo ra ít nhất một lớp phủ trên bề mặt giọt phân tán. Thông thường độ ổn định có thể được cải thiện bởi một lượng tạo nhũ vượt hơn mức độ cần thiết tối thiểu.
- Sự định hướng của pha
Ảnh hưởng của giá trị HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) của hệ chất nhũ hóa đóng vai trò rất lớn. Rõ ràng pha có sức căng bề mặt lớn có khuynh hướng tạo bề mặt có hình lòng chảo, nó sẽ trở thành pha phân tán. Nếu sức căng bề mặt trên bề mặt pha bằng nhau hoặc gần bằng nhau thì sự đảo pha xảy ra rất dễ dàng.
- Tỉ lệ dầu và nước
Tỉ lệ này được xem như một thông số để cảm nhận sự xuất hiện nhũ và độ nhớt, nó còn ảnh hưởng đến độ bền. Nếu pha phân tán chiếm tỉ lệ cao ( có rất nhiều giọt) va chạm có hiệu quả sẽ tăng lên và khoảng cách trung bình mà các giọt đến gặp nhau được giảm xuống và kết quả là làm gia tăng khả năng kết tụ.
- Nhiệt độ
Khi đã dùng đúng chất nhũ hóa thì nhiệt độ là yếu tố quan trọng để có một hệ nhũ tương bền tối ưu. Độ tan của chất nhũ hóa trong hệ phụ thuộc vào nhiệt độ, nói cách khác, giá trị HLB phụ thuộc vào nhiệt độ. Vì vậy, sự thay đổi nhiệt độ có thể làm giảm độ bền của nhũ.
- Độ nhớt của môi trường phân tán - Sự phối hợp các chất nhũ hóa.
1.3.1.5. Các biện pháp làm bền nhũ
- Lựa chọn giá trị HLB tối ưu - Độ ẩm
17
Một yếu tố khác để làm bền cho loại nhũ O/W là thêm vào các chất làm ẩm để tránh bị khô khi tiếp xúc với không khí. Sự khô của sản phẩm – mà kết quả là sự phá vỡ nhũ tương, phụ thuộc vào nhiệt độ của sản phẩm, mức độ tiếp xúc với không khí và độ ẩm tương đối của không khí. Chất làm ẩm là các vật liệu hút hơi nước từ không khí ẩm cho đến khi đạt cân bằng. Chất làm ẩm chắc chắn không loại được sự khô của sản phẩm. - Phương thức sản xuất
Sự định hướng nhũ phụ thuộc vào cánh khuấy và tốc độ khuấy, với tốc độ khuấy đã cho có 1 tỉ lệ thể tích mà trên mức này thì pha nặng là phân tán còn dưới mức này là pha nhẹ là pha phân tán. Giữa giới hạn hai chiều này (vùng chưa ổn định) cho thấy có hiện tượng trễ. Do vậy, nếu nước được thêm vào nhũ tương W/O ổn định lại một tốc độ khuấy không đổi thì cuối cùng sẽ đảo pha tại một giới hạn tỉ lệ thể tích thấp hơn. Nếu thêm dầu vào khi qua vùng chưa ổn định, quá trình nghịch đảo sẽ xảy ra nếu giới hạn trên xuất hiện. Khi tốc độ khuấy tăng, điểm đảo pha của mọi tỉ lệ thể tích có khuynh hướng tăng đến một giá trị không đổi phụ thuộc vào cách khuấy. Với cùng thể tích pha bằng nhau, ở tốc độ khuấy cao, pha nặng có khuynh hướng là pha liên tục.
Sau khi đã tìm hiểu xong về chất nhũ hóa thì chúng ta cần phải biết sơ qua về polymer gốc nước để có thể tìm ra phương pháp để tổng hợp nhựa alkyd gốc nước.