如何選擇最佳顆粒來提高乳液穩定性?了解接觸角對穩定性的影響!

隨著環保意識的興起,傳統的乳化劑受到越來越多的質疑,這促使科學家們重新探索液體的穩定性。一種名為「Ramsden乳液」或「Pickering乳液」的技術因其使用固體顆粒來穩定乳液而受到了關注。此技術不僅能提升乳液的穩定性,還能兼顧環保與成本,成為新興的研究熱點。

Ramsden乳液是一種利用固體顆粒於水油界面上進行穩定的乳液。通過將顆粒吸附於兩相之間,顆粒能有效阻止油滴的聚合,從而提升乳液的穩定性。

傳統的乳液由水和油組成,當油被混合進水中形成油包水(O/W)乳液時,油滴會因為能量的減少而最終聚合。然而,當添加了固體顆粒後,這些顆粒能夠與油滴的表面結合,防止它們相互聚合,因而使得乳液更加穩定。

顆粒的特性,例如親水性、形狀和大小,還有連續相中的電解質濃度以及兩相的體積比,都會影響乳液的穩定性。顆粒與油滴界面的接觸角是描述顆粒親水性的重要指標。如果顆粒與界面的接觸角較低,該顆粒則大多被油滴潤濕,從而不易防止油滴的聚合。因此,具有部分親水性的顆粒更為理想,因為這樣的顆粒能夠同時被兩種液體部分潤濕,從而更好地與油滴表面結合。

最佳的乳液穩定性可在顆粒與兩相之間的接觸角為90°時實現,這時需要的穩定能量達到最低。

在大多數情況下,顆粒偏愛的潤濕相將是乳液系統中的連續相。以牛奶為例,它是Ramsden乳液的一種,牛奶蛋白(酪蛋白)單位會吸附於牛奶脂肪球的表面,發揮著表面活性劑的作用。在乳化過程中,酪蛋白會取代受損的牛奶脂肪球膜,從而增強乳液的穩定性。

近20年來,隨著對傳統乳化劑問題的關注,Ramsden乳液在研究上獲得了新的關注。合成納米顆粒被視為Ramsden乳液穩定劑的主要研究對象,但近期天然有機顆粒也逐漸受到重視。這些天然顆粒不僅具有成本效率,還具備可降解性,且可來自可再生資源。

Pickering乳液廣泛應用於油回收和水修復等領域。某些類型的Pickering乳液在胃腸道中保持穩定,顯示出對脂肪酶的驚人抗性,這有助於其在控制脂質消化和滿足需求的口服給藥系統中的應用。

實際上,Ramsden乳液的穩定性還可以通過使用兩側具有不同親疏水性的「Janus粒子」來提高,該方法因為顆粒在液-液界面上的吸附能量更高而更具效果。此外,膠乳顆粒也可以用於Ramsden乳液的穩定,並通過融合成型以形成滲透性外殼或膠囊,這種形式的包埋也可應用於水包水乳液中。

這些Ramsden乳液顆粒不僅可用作微包封的模板,形成封閉、不可滲透的膠囊,還可用於製作水中水的乳液(即相分離的水性聚合物溶液的一種分散體)。這樣的包封技術在不同環境中可被設計為可逆的。Pickering穩定的微氣泡也或許在超聲對比劑的應用上展現出潛在價值。

隨著對乳液穩定性研究的加深,科學家們越來越發現顆粒的選擇、接觸角的控制和表面特性等因素在提升乳液穩定性中的重要性,那麼未來在這項技術上,人們將會得到哪些進一步的突破與應用呢?

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