Định nghĩa và Đặc điểm

Microemulsion hay vi nhũ tương là hỗn hợp lỏng trong suốt, đồng nhất về cấu trúc (đẳng hướng) và ổn định về mặt nhiệt động học. Chúng bao gồm dầu, nước và chất hoạt động bề mặt, thường được kết hợp với một chất đồng hoạt động bề mặt (cosurfactant). Pha nước có thể chứa muối hoặc các thành phần khác, và "dầu" có thể là hỗn hợp phức tạp của nhiều hydrocarbon.

Khác với nhũ tương thông thường, microemulsion được hình thành đơn giản bằng cách trộn các thành phần mà không cần điều kiện cắt mạnh như khi tạo nhũ tương thông thường.

Ba loại chính của microemulsion:

1. Trực tiếp (o/w): Dầu phân tán trong nước.
2. Ngược (w/o): Nước phân tán trong dầu.
3. Liên tục kép (bicontinuous): Hai pha dầu và nước đan xen liên tục.

Cơ chế Hoạt Động

Trong hệ ba pha (nước, dầu, và chất hoạt động bề mặt), các phân tử chất hoạt động bề mặt có thể tạo thành một lớp đơn tại bề mặt phân cách dầu/nước. Đầu kỵ nước của chất hoạt động bề mặt tan trong pha dầu, trong khi đầu ưa nước tan trong pha nước.

Định nghĩa theo IUPAC

Microemulsion: Là hệ phân tán bao gồm nước, dầu và chất hoạt động bề mặt, ổn định về nhiệt động học và đẳng hướng. Đường kính miền phân tán dao động khoảng 1-100 nm, thường từ 10-50 nm.

Lưu ý:

1. Miền phân tán có thể ở dạng hình cầu hoặc liên tục kép.
2. Kích thước của giọt trong microemulsion nhỏ hơn rất nhiều so với nhũ tương thông thường (10⁻³ m so với 10⁻⁹ m).
3. Các giọt thường được ổn định nhờ hệ thống chất hoạt động bề mặt và đồng hoạt động bề mặt.
4. "Dầu" ở đây chỉ bất kỳ chất lỏng nào không tan trong nước.

Microemulsion trong polyme hóa: Là quá trình nhũ tương hóa, trong đó hệ khởi đầu là microemulsion, và latex cuối cùng gồm các hạt polyme phân tán trong môi trường nước. Kích thước hạt polyme thường nằm trong khoảng 10-50 nm.

Ứng Dụng

Microemulsion có nhiều ứng dụng quan trọng trong thương mại và công nghiệp:

• Quy trình giặt khô: Sử dụng nhũ tương nước-trong-dầu.
• Chất tẩy rửa và đánh bóng sàn.
• Sản phẩm chăm sóc cá nhân: Dầu gội, kem dưỡng da.
• Công thức thuốc trừ sâu.
• Dầu cắt gọt trong gia công kim loại.
• Phân phối thuốc: Giúp cải thiện khả năng hấp thụ.

Khai thác dầu khí: Microemulsion được sử dụng để huy động dầu mỏ bị giữ trong đá xốp nhờ sức căng bề mặt cực thấp giữa pha dầu và pha nước, ngay cả khi áp suất thấp hoặc dòng chảy chậm.

Tổng hợp Polyme: Microemulsion hỗ trợ quá trình polyme hóa, điều khiển tốc độ phản ứng dựa trên sự phân bố monome, sự hấp thụ và giải phóng gốc tự do giữa các pha nước và dầu.

Lý Thuyết

Một số lý thuyết được đưa ra để giải thích tính ổn định nhiệt động học của microemulsion. Chúng thường liên quan đến tính đàn hồi của màng hoạt động bề mặt tại giao diện dầu/nước, được quyết định bởi độ cong và độ cứng của màng. Những tham số này có thể thay đổi theo áp suất, nhiệt độ hoặc độ mặn, giúp xác định vùng ổn định củaMicroemulsion.

Lịch Sử và Thuật Ngữ

Thuật ngữ "microemulsion" lần đầu tiên được giới thiệu bởi T. P. Hoar và J. H. Shulman tại Đại học Cambridge vào năm 1943. Một số thuật ngữ khác được sử dụng thay thế như "transparent emulsion" hay "swollen micelle".

Biểu Đồ Pha

Biểu đồ pha ba thành phần được sử dụng để mô tả các miền microemulsion. Ba thành phần chính gồm:

1. Dầu.
2. Nước.
3. Chất hoạt động bề mặt (có thể kết hợp với chất đồng hoạt động bề mặt).

Các điểm trên tam giác biểu diễn tỷ lệ thể tích cụ thể của ba thành phần. Các vùng trong tam giác cho thấy hành vi pha của hệ tại nhiệt độ và áp suất không đổi.

Tuy nhiên, các hệ microemulsion này có thể mất ổn định khi có sự thay đổi điều kiện, như nhiệt độ hoặc thêm chất thay đổi sức căng bề mặt.

Kết Luận

Microemulsion là một giải pháp công nghệ tiên tiến với nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như chăm sóc cá nhân, công nghiệp, y tế và khai thác tài nguyên. Chúng cho thấy tiềm năng lớn nhờ tính ổn định, hiệu quả và khả năng ứng dụng linh hoạt trong nhiều ngành công nghiệp.

*Nguồn tham khảo:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Microemulsion

*Phản hồi và góp ý: Chúng tôi cung cấp thông tin dựa trên khả năng tốt nhất nhưng do nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót. Chúng tôi hoan nghênh ý kiến và góp ý từ độc giả để cải thiện chất lượng thông tin.