随着环保意识的兴起,传统的乳化剂受到越来越多的质疑,这促使科学家们重新探索液体的稳定性。一种名为「Ramsden乳液」或「Pickering乳液」的技术因其使用固体颗粒来稳定乳液而受到了关注。此技术不仅能提升乳液的稳定性,还能兼顾环保与成本,成为新兴的研究热点。
Ramsden乳液是一种利用固体颗粒于水油界面上进行稳定的乳液。通过将颗粒吸附于两相之间,颗粒能有效阻止油滴的聚合,从而提升乳液的稳定性。
传统的乳液由水和油组成,当油被混合进水中形成油包水(O/W)乳液时,油滴会因为能量的减少而最终聚合。然而,当添加了固体颗粒后,这些颗粒能够与油滴的表面结合,防止它们相互聚合,因而使得乳液更加稳定。
颗粒的特性,例如亲水性、形状和大小,还有连续相中的电解质浓度以及两相的体积比,都会影响乳液的稳定性。颗粒与油滴界面的接触角是描述颗粒亲水性的重要指标。如果颗粒与界面的接触角较低,该颗粒则大多被油滴润湿,从而不易防止油滴的聚合。因此,具有部分亲水性的颗粒更为理想,因为这样的颗粒能够同时被两种液体部分润湿,从而更好地与油滴表面结合。
最佳的乳液稳定性可在颗粒与两相之间的接触角为90°时实现,这时需要的稳定能量达到最低。
在大多数情况下,颗粒偏爱的润湿相将是乳液系统中的连续相。以牛奶为例,它是Ramsden乳液的一种,牛奶蛋白(酪蛋白)单位会吸附于牛奶脂肪球的表面,发挥着表面活性剂的作用。在乳化过程中,酪蛋白会取代受损的牛奶脂肪球膜,从而增强乳液的稳定性。
近20年来,随着对传统乳化剂问题的关注,Ramsden乳液在研究上获得了新的关注。合成纳米颗粒被视为Ramsden乳液稳定剂的主要研究对象,但近期天然有机颗粒也逐渐受到重视。这些天然颗粒不仅具有成本效率,还具备可降解性,且可来自可再生资源。
Pickering乳液广泛应用于油回收和水修复等领域。某些类型的Pickering乳液在胃肠道中保持稳定,显示出对脂肪酶的惊人抗性,这有助于其在控制脂质消化和满足需求的口服给药系统中的应用。
实际上,Ramsden乳液的稳定性还可以通过使用两侧具有不同亲疏水性的「Janus粒子」来提高,该方法因为颗粒在液-液界面上的吸附能量更高而更具效果。此外,胶乳颗粒也可以用于Ramsden乳液的稳定,并通过融合成型以形成渗透性外壳或胶囊,这种形式的包埋也可应用于水包水乳液中。
这些Ramsden乳液颗粒不仅可用作微包封的模板,形成封闭、不可渗透的胶囊,还可用于制作水中水的乳液(即相分离的水性聚合物溶液的一种分散体)。这样的包封技术在不同环境中可被设计为可逆的。 Pickering稳定的微气泡也或许在超声对比剂的应用上展现出潜在价值。
随着对乳液稳定性研究的加深,科学家们越来越发现颗粒的选择、接触角的控制和表面特性等因素在提升乳液稳定性中的重要性,那么未来在这项技术上,人们将会得到哪些进一步的突破与应用呢?