Что такое водоэмульсионная краска? Выбор водоэмульсионной краски для стен
- Блог
- Что такое водоэмульсионная краска? Выбор водоэмульсионной краски для стен
Что такое водоэмульсионная краска для стен?
Водоэмульсионная краска — это наиболее популярный продукт на рынке лакокрасочных материалов, который отвечает современным экологическим нормам.
При ремонте помещений, часто возникает вопрос, какой краской красить стены и потолки, в этой статье, мы разберем виды красок, а конкретнее сделаем остановку на — водоэмульсионке.
Состав водоэмульсионной краски
В современных водоэмульсионных красках чаще всего используют такие вяжущие вещества:
-
вода
-
пигмент
-
полимер
Преимущества водоэмульсионных красок
Водоэмульсионные краски — одни из самых популярных видов красок, они имеют такие преимущества:
-
Без неприятного запаха
-
Быстрое высыхания
-
Экологичная, подойдет как в детскую комнату, так и для людей аллергетиков
-
Возможность придать цвет, как ручной колеровкой так и с помощью машинной колеровки красок.
-
Легко наносить
-
Паропроницаемость
Виды водоэмульсионных красок
Цена водоэмульсионки зависит от типа вяжущего вещества, состава.
Существует четыре вида водоэмульсионных красок:
-
Силикатная краска. В ее состав входит компонент “жидкое стекло”, с помощью этого компонента краска станет более долговечной и не боится влаги.
-
Акриловая краска. Окрашенная поверхность дышит, влагостойкая. В акриловые краски добавляют компонент “акриловая кислота.
-
Латексная краска. Покрасив латексной краской стены, спустя две недели после окрашивания стены можно мыть даже химическими веществами. Чаще всего применяют в местах где повышенная влажность (кухни, ванные).
-
Силиконовая краска. Закрашивает трещины до 2мм, делает покрытия “гидрофобным”, экономичная в расходе. В составе содержит “силиконовые смолы”).
Выбор краски для покраски стен
Перед проведением покрасочных работ, проанализируйте помещения и для каких целей Вам нужна краска. Например, потолок имеет дефекты, некачественно зашпаклеван, тогда советуем купить краску для потолка акриловую, матовую — это поможет скрыть все грехи мастера.
Для окраски влажных помещений, где может появиться грибок советуем пройти стену антигрибковой грунтовкой и купить краску для кухни и ванных комнат AURA Luxpro K&B. Эта краска содержит в себе воск и противоплесневые добавки, что не дадут плесени и мхам появится в доме.
Покраска стен водоэмульсионной краской
Проводить покрасочные работы советуем при температуре от +15°C, напомним что водоэмульсионные краски состоят из воды, поэтому не допустите их замерзания, ведь если краска замерзла, она станет непригодной. Хранения и транспортировка водоэмульсионных красок от +5°C.
Для удобной покраски, используйте широкие валика (250мм), а места которые труднодоступные проходите кисточкой.
Для получения долговечного и качественного покрытия красим в два слоя. Первый слой должен полностью высохнуть.
2019-01-27 18:12:09
0
3652
Что такое водоэмульсионная краска: виды, расход и нанесение
Что такое водоэмульсионная краска?
Содержание статьи:
- 1 Водоэмульсионная краска — что это за материал?
- 2 Расход и другие характеристики водоэмульсионки
- 2.1 Разновидности водоэмульсионки
- 2.2 Подготовка водоэмульсионки к использованию
- 2.3 Процесс нанесения водоэмульсионки на поверхность
С ремонтом жилых помещений сталкивается подавляющая часть владельцев квартир и загородных домов.
Для осуществления этой работы подходят многие лакокрасочные материалы. Однако чаще всего применяются водоэмульсионные составы «Bayramix». Популярность таких красок обусловлена тем, что они имеют существенные преимущества перед другими лакокрасочными материалами.
Чтобы понять все их достоинства, принцип и порядок нанесения на поверхность, а также выбрать наиболее подходящий тип состава, нужно сначала разобраться, что такое водоэмульсионная краска. Это ключевой вопрос, без которого не удастся уяснить все тонкости использования данного популярного лакокрасочного вещества.
Водоэмульсионная краска — что это за материал?
Водоэмульсионку принято называть вододисперсионным лакокрасочным материалом. Другими словами, она представляет собой эмульсию, в состав которой входят мелкие частицы из полимеров. Они не растворяются в воде, а внедряются в неё.
Это важная отличительная черта вещества.Как только такой состав будет нанесен на поверхность, начинается выветривание молекул воды. В результате происходит высыхание краски и на основе остается гладкая и твердая полимерная пленка.
Основными преимуществами водоэмульсионной краски являются следующие достоинства:
- Минимальный период высыхания. Среднее время составляет 2 часа.
- Абсолютная безвредность для человека и природы. Это позволяет не покидать помещения в срочном порядке после покрасочных работ.
- Полное отсутствие резкого неприятного запаха по сравнению с другими типами красок.
- Огромное количество цветов и оттенков. Их получить можно путем добавления красящих пигментов. В крупных магазинах имеется возможность выбрать подходящую добавку из специального каталога. Специалист непосредственно в торговой точке придаст краске необходимый цвет.
- Простота нанесения на поверхности и легкая очистка инструмента.
Помимо преимуществ, у водоэмульсионной краски существуют недостатки. Однако их немного. Основным минусом такого лакокрасочного материала является температура, при которой его можно использовать. Она должна составлять не ниже +5°С.
Расход и другие характеристики водоэмульсионки
При выборе водоэмульсионной краски всегда нужно обращать внимание на информацию, размещенную на упаковке. Производитель на этикетке указывает все основные характеристики вещества. Если потребитель внимательно прочитает размещенные сведения, тогда он узнает не только, какой расход водоэмульсионной краски будет израсходован для обработки поверхности, но и другие параметры.
Это оптимальная влажность и температура окружающего воздуха при выполнении работ, удельный вес и вязкость материала. Важнейшим показателем является фактическая норма расхода водоэмульсионки. Она обозначает количество материала, которым можно покрыть 1 кв. метр поверхности.
Однако указанный на упаковке параметр является усредненной величиной. При выборе материала нужно учитывать тип поверхности, которая будет обрабатываться. Так, при окрашивании обоев расход краски увеличивается. На это влияют отличные впитывающие свойства бумаги.
Кроме того, расход водоэмульсионной краски ещё зависит от используемого инструмента. В большинстве случаев для обработки поверхности применяется валик. Однако также могут использоваться кисти и специальные распылители.
Если используется валик, тогда нужно принимать во внимание материал шубки инструмента. Это может быть поролон, искусственный мех, ткань, войлок и так далее. Профессионалы рекомендуют отдавать предпочтение шубки, имеющей длинный ворс.
В этом случае удастся ускорить процесс работ, так как инструмент за один раз набирает большее количества лакокрасочного материала, а потом постепенно его отдает на обрабатываемое основание.
Вид поверхности также влияет на расход водоэмульсионки. Чаще всего данной краской покрывают штукатурку. Причем поверхность основы может быть как гладкой, так и фактурной. В последнем случае расход материала будет больше.
Вододисперсионный лакокрасочный материал также применяется для обработки строительных конструкций, изготовленных из бетона или кирпича.
Разновидности водоэмульсионки
Чтобы понять, какая водоэмульсионная краска для потолка лучше, необходимо знать её виды. Лакокрасочные материалы на водной основе отличаются друг от друга полимером, входящим в их состав:
- Акриловые краски, являющиеся самыми распространенными веществами. Они изготавливаются на основе акриловых смол. Нередко в их состав еще добавляется латекс. Благодаря этому веществу у красок повышается водоустойчивость. Если таким материалом окрашивать поверхность в два слоя, тогда можно устранить на основании трещины, максимальная толщина которых составляет 1 мм. Акриловые краски используются на древесине, бетоне, стекле, кирпиче, штукатурке и предварительно покрытом грунтом металле.
- Силиконовые краски, производство которых осуществляется на основе одноименных смол. Они применяются на разных минеральных основаниях и позволяют устранить трещины, ширина которых не превышает 2 мм. Все силиконовые краски представляют собой паропроницаемый материал. Благодаря этому их можно наносить на сырые поверхности. Они эффективно предотвращают образование грибка. Однако стоимость данного материала одна из самых высоких среди всех аналогичных веществ.
- Силикатные краски, в состав которых входит вода, красители и жидкое стекло. Данные лакокрасочные материалы имеют высокую устойчивость перед осадками и являются воздухо- и паропроницаемыми составами.
- Минеральные краски, в состав которых входит цемент или гашеная известь. Данный материал идеально подходит для покрытия поверхности из кирпича или бетона. В основном минеральные краски применяют для облагораживания потолков и стен.
При выборе водоэмульсионки необходимо учитывать особенности проведения работ. Еще рекомендуется обращать внимание на тип основания. В большинстве случаев лучшим вариантом краски является материал, относящийся к более высокой ценовой категории.
Однако данная особенность водоэмульсионки несущественно скажется на бюджете семьи, так как все такие лакокрасочные составы продаются по доступной стоимости. При выборе краски для потолка необходимо больше обращать внимания на цвет материала. Лучше всего покупать составы с высокой степенью белизны. Это сделать несложно, так как в продаже имеются супер белые краски.
Подготовка водоэмульсионки к использованию
Если лакокрасочный материал имеет густой состав, то в этом случае нужно знать, чем разбавить водоэмульсионную краску. Многих людей ответ на данный вопрос удивит, так как вещество разводится обыкновенной водой, которая имеет комнатную температуру. Естественно, она должна быть чистой. Данная особенность сделала вододисперсионные составы одними из самых популярных красок, использующихся при создании интерьеров жилых помещений.
Процесс разбавления водоэмульсионки заключается в смешивании чистой воды и краски. Во время его осуществления необходимо постоянно перемешивать состав. Рекомендуется наливать воду небольшими порциями. Это позволит не ошибиться и достичь нужной консистенции. При окрашивании потолка краска должна быть достаточно густой. В этом случае она практически не будет капать с поверхности.
Вода в водоэмульсионную краску также добавляется в процессе выполнения работ, если состав находится в открытой емкости. Это связано с тем, что вода из вещества начинает испаряться при контакте с воздухом. Своевременное добавление воды в краску позволит избежать ухудшения свойств лакокрасочного материала.
Процесс нанесения водоэмульсионки на поверхность
Перед началом работ необходимо тщательно перемешать лакокрасочный состав до однородной консистенции. При необходимости в него можно добавить чистую воду комнатной температуры, как это было описано выше. Однородная консистенция необходимой густоты позволит материалу лучше ложиться на поверхность.
Рекомендуется также перед началом работ подготовить основание. Оно должно быть ровным и чистым. Кроме того, поверхность обычно всегда грунтуют перед нанесением краски. Во время покраски потолка нужно добиваться, чтобы каждый слой ложился на поверхность ровно. Это достигнуть можно, если следить за равномерностью распределения краски по валику.
Для этого необходимо сначала полностью макнуть инструмент в лакокрасочный материал, а потом раскатать его по плоской части специального лотка. Для этих целей можно использовать заранее подготовленный кусок ровного материала. Раскатывать валик необходимо до тех пор, пока краска равномерно не распределиться по его поверхности. При необходимости инструмент можно еще раз макнуть в лакокрасочный материал.
Водоэмульсионка наносится на потолок параллельными полосами. Каждая последующая полоса должна перекрывать предыдущую примерно на 30 мм. Краска наносится на поверхность обычно в два слоя. Работу по созданию каждого из них нужно выполнить в течение 30 минут. При этом меньшая толщина слоя позволяет создать более однородную поверхность.
Важно! Последний слой водоэмульсионной краски лучше всего расположить, чтобы он имел направление к источнику света. Благодаря этому удастся скрыть неоднородную структуру созданного покрытия. При этом все слои краски нужно наносить на основание перпендикулярно друг другу.
Во время приобретения водоэмульсионной краски всегда необходимо обращать внимание на информацию, размещенную на этикетке. На ней всегда печатаются технические характеристики материала, которые помогут подобрать лучший состав для выполнения конкретной работы.
Здесь же имеется информация относительно расхода краски. Это позволит купить необходимое количество лакокрасочного материала для облагораживания потолка или другой поверхности.
Оценить статью и поделиться ссылкой:
Эмульсии«масло в воде» и «вода в масле»: в чем разница?
Эмульгирование
Процесс эмульгирования используется для производства широкого спектра прибыльных потребительских товаров. Как правило, эмульсия представляет собой вязкое однородное вещество, созданное из двух несмешивающихся друг с другом жидкостей — обычно смеси масла и воды — и третьего компонента, облегчающего смешивание. Этот компонент известен как эмульгатор или эмульгатор.
Конечно, последним «ингредиентом» является энергия, обычно поставляемая в виде встряхивания, смешивания, взбалтывания или какого-либо другого энергичного движения. Лучшие промышленные смесители с высокими сдвиговыми усилиями способны быстро и эффективно добиться эмульгирования.
Эмульсии можно найти во многих отраслях промышленности, производя товары от молока, йогурта, майонеза и заправок для салатов до шампуней и кондиционеров и так далее. Гомогенизированное молоко, например, состоит из липидов (масла), более или менее равномерно распределенных по матрице на водной основе (обезжиренное молоко). Белки молока в этом случае служат эмульгаторами, помогая стабилизировать смесь после тщательного смешивания этих двух несовместимых веществ.
Нефть в воде и вода в масле
Эмульсии могут быть либо масло-в-воде, либо вода-в-масле. Технически, при создании эмульсий масло-в-воде по сравнению с эмульсиями вода-в-масле одна фаза (известная как дисперсная фаза) смешивается с другой (непрерывной фазой). Другими словами, одна жидкость служит своего рода основой, в которую добавляется другая жидкость. Когда эмульсия представляет собой «масло в воде», масло представляет собой дисперсную фазу, которая распределяется в непрерывной фазе, воде. В эмульсии вода-в-масле роли меняются. Молоко является примером эмульсии масло-в-воде, а масло — водой-в-масле.
В чем разница между нефтью в воде и водой в масле?
Клиенты иногда задаются вопросом о разнице между эмульсией масло-в-воде и эмульсией вода-в-масле. Основное различие заключается в использовании эмульгаторов, поскольку некоторые из них более совместимы с одной фазой, чем с другой. Эмульгатор, который легко растворяется в воде, скорее всего, лучше облегчит образование эмульсии масло-в-воде, чем вода-в-масле. В остальном основное различие между эмульсиями типа масло-в-воде и вода-в-масле заключается в том, какой тип жидкости взвешен во всем другом.
Стабильные эмульсии — ключ к успеху
Многие отрасли промышленности полагаются на возможность эффективного создания стабильных эмульсий. Обратите внимание на использование модификатора «стабильный». Хотя можно сделать временную эмульсию путем энергичного смешивания жидкостей вместе, например, с заправкой для салата из масла и уксуса, фазы будут быстро разделяться, если размеры капель недостаточно малы. Домашние повара обычно стабилизируют винегрет, добавляя ложку горчицы, которая содержит натуральные эмульгаторы, и энергично взбивая.
Эмульгированные продукты, производимые для потребителей, обычно производятся с использованием промышленных блендеров. Эти машины сильно различаются по конструкции, а также по времени и энергии, которые им требуются для создания стабильных смесей. Учитывая, что время – деньги в любом бизнесе, очевидно желательно сочетание высокой скорости и эффективности.
Субмикронная гомогенизация и мокрое измельчение с высоким усилием сдвига
Независимо от того, какой тип эмульсии вы хотите создать, у Quadro Liquids есть идеальная машина для этой работы. Наш высоковольтный эмульгатор и мельница мокрого помола, например, отлично справляются с задачами быстрого эмульгирования с большими сдвиговыми усилиями. Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами сегодня.
Статьи по теме
- Эмульсии — это наша работа
- В чем разница между эмульсиями масло-в-воде и вода-в-масле?
- Переработка эмульсий каннабиса
- Как сделать лучшие в отрасли эмульсии CBD
Вам нужна помощь в решении ваших задач по обработке жидкостей?
За почти 20 лет предоставления наиболее эффективных решений для смешивания и обработки нашим клиентам по всему миру наши эксперты никогда не позволяли традиционному мышлению мешать.
Не знаете, какой микшер вам подходит?
Воспользуйтесь нашим инструментом для выбора продуктов — просто выберите область применения и отрасль, и наш инструмент для выбора оборудования предоставит вам весь спектр оборудования, подходящего для ваших производственных нужд.
Мы постоянно разрабатываем инновационные решения, которые превосходят ожидания и разрушают традиционные представления об ограничениях обработки.
Если у вас есть конкретная проблема, которую вы расследуете, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.
приготовление смеси масла и воды
Апрель 2014
Прочитав эту статью, вы поймете:
- основы науки об эмульсиях;
- как разработчики выбирают, какой эмульгатор использовать для конкретной эмульсии;
- , как эмульгаторы используются в пищевых продуктах, нутрицевтиках, средствах личной гигиены и ухода за домом, промышленных смазочных материалах, экологических технологиях, биотопливе и других областях.
Несмешиваемость масла и воды породила пословицу «Масло и вода не смешиваются» и другие выражения, отражающие общую несовместимость двух сущностей, такие как «Я и мой коллега подобны маслу и воде». Тем не менее, в наших домах есть множество примеров продуктов, в которых масло и вода до смесь: майонез, молоко, заправки для салатов, лосьон для рук и кондиционер для волос, и это лишь некоторые из них. Эти примеры представляют собой эмульсии, которые представляют собой стабильные смеси крошечных капелек одной несмешиваемой жидкости внутри другой, что стало возможным благодаря химическим веществам, называемым эмульгаторами.
Как работают эмульсии и эмульгаторы
Простые эмульсии представляют собой либо масло, взвешенное в водной фазе (м/в), либо воду, взвешенную в масле (в/м). Молоко является примером эмульсии масло/вода, в которой жировая фаза или сливки образуют крошечные капельки в обезжиренном молоке или водной фазе. Напротив, маргарин представляет собой эмульсию в/м, содержащую капли воды или обезжиренного молока в смеси растительных масел и жиров. В обоих случаях необходимы эмульгаторы, чтобы предотвратить слипание взвешенных капель и разрушение эмульсии.
Любой, кто готовил простую заправку для салата из масла и уксуса, знает, что при достаточном встряхивании или взбивании можно приготовить временную эмульсию. Однако в отсутствие эмульгаторов эта нестабильная эмульсия разрушается в течение нескольких минут, и масло образует слой поверх уксуса. На протяжении веков повара добавляли натуральные эмульгаторы, такие как яичный желток, горчица или мед, чтобы предотвратить это расслоение. Сегодня доступно большое разнообразие природных и синтетических эмульгаторов для различных областей применения, включая продукты питания, нутрицевтики, товары для дома и личной гигиены, биотопливо, очистку окружающей среды и промышленные смазочные материалы.
Эмульгаторы работают, образуя физические барьеры, препятствующие слипанию капель. Тип поверхностно-активного вещества (см. врезку), эмульгаторы содержат как гидрофильную (любящую воду или полярную) головную группу, так и гидрофобную (любящую масло или неполярную) хвостовую группу. Поэтому эмульгаторы привлекают как полярные, так и неполярные соединения. При добавлении к эмульсии масло/вода эмульгаторы окружают масляную каплю так, что их неполярные хвосты уходят в масло, а их полярные головные группы обращены к воде (рис. 1). Для эмульсии в/м ориентация эмульгатора обратная: неполярные хвосты направлены наружу в масляную фазу, а полярные головные группы направлены в каплю воды. Таким образом, эмульгаторы снижают поверхностное натяжение между масляной и водной фазами, стабилизируя капли и предотвращая их слипание.
Эмульгаторы могут быть катионными (положительно заряженная полярная головная группа), анионными (отрицательно заряженная головная группа) или неионогенными (незаряженная головная группа). Когда заряженные эмульгаторы покрывают капли эмульсии масло/вода, положительные или отрицательные заряды на внешней стороне капель масла электростатически отталкиваются друг от друга, помогая удерживать капли разделенными. Неионогенные эмульгаторы, как правило, имеют большие объемные головные группы, направленные в сторону от капли масла. Эти полярные группы головок сталкиваются и переплетаются с головками других капель воды, стерически препятствуя сближению капель. Тип используемого эмульгатора зависит от применения: катионные эмульгаторы обычно используются в растворах с низким или нейтральным pH, а анионные эмульгаторы — в щелочных растворах. Неионогенные эмульгаторы можно использовать отдельно или в сочетании с заряженными эмульгаторами для повышения стабильности эмульсии.
Как правильно выбрать эмульгатор
Как разработчики продуктов выбирают эмульгатор для конкретной эмульсии? Может помочь расчет гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) эмульгатора или комбинации эмульгаторов. В идеальной эмульсии эмульгатор в равной степени притягивается к водной и масляной фазам. Если весы склоняются в любом направлении, эмульгатор может потерять контакт с фазой, к которой он меньше притягивается, что приведет к разрушению эмульсии.
Различные эмульгаторы имеют разные значения ГЛБ, что позволяет предсказать их способность стабилизировать различные типы эмульсий (рис. 2). Шкала HLB варьируется от 0 до 20, где 10 соответствует эмульгатору, который в равной степени притягивает воду и масло. Эмульгаторы со значениями HLB выше 10 более гидрофильны и, следовательно, лучше стабилизируют эмульсии масло/вода. Напротив, эмульгаторы со значениями HLB менее 10 более гидрофобны и, следовательно, лучше подходят для эмульсий в/м.
Кроме того, разные масла предъявляют разные требования к ГЛБ. Например, для эмульсий растительного масла требуется эмульгатор с ГЛБ 7–8, в то время как требуемое значение ГЛБ для образования стабильной эмульсии касторового масла составляет 14. Сопоставляя значение ГЛБ эмульгатора и масла, разработчики рецептур могут значительно увеличить их шансы на получение стабильной эмульсии.
По словам Джорджа Смита, технического директора по Северной и Южной Америке компании Huntsman Performance Products в Вудлендсе, штат Техас, США, комбинация эмульгаторов обычно работает лучше, чем любой отдельный эмульгатор. «Например, если вы пытаетесь приготовить эмульсию минерального масла, HLB для минерального масла составляет 10», — говорит он. «Итак, вы выбираете пару эмульгаторов, один с HLB выше 10, а другой с HLB ниже 10. Когда вы их комбинируете, среднее значение получается около 10».
Система HLB, которая работает в основном для неионогенных эмульгаторов, существует с 1954 года. В 1970-х годах была введена система гидрофильно-липофильной разности (HLD). Система HLD работает как с ионогенными, так и с неионогенными поверхностно-активными веществами и лучше учитывает подробные характеристики конкретной эмульсии, такие как соленость, тип нефти, концентрация поверхностно-активного вещества и температура.
Уравнение HLD включает условия для концентрации соли, «маслянистости» масла (эффективное число атомов углерода алкана) и характеристическую кривизну (Cc) эмульгатора. Значение Cc эмульгатора отражает, предпочитает ли эмульгатор изгибаться вокруг капли масла в воде (отрицательное значение Cc) или изгибаться вокруг капли воды в эмульсии вода/масло (положительное значение Cc). Например, очень гидрофильный эмульгатор, лаурилсульфат натрия, имеет Cc 2,3, тогда как очень гидрофобный эмульгатор, диоктилсульфосукцинат натрия, имеет Cc 2,6. Cc для комбинаций эмульгаторов представляет собой средневзвешенное значение для каждого эмульгатора. Шкала HLD центрируется на 0, что соответствует оптимальной эмульсии. Существуют онлайн-калькуляторы для оптимизации HLD для конкретной эмульсии (например, www. stevenabbott.co.uk/HLD-NAC.html).
Макро- и микроэмульсии
Разработчики рецептур все больше заинтересованы в создании микроэмульсий, которые обладают большей стабильностью, чем обычные макроэмульсии. Как следует из названия, микроэмульсии имеют меньший размер капель, чем обычные эмульсии, что делает их прозрачными, а не непрозрачными. В отличие от макроэмульсий микроэмульсии термодинамически стабильны. «По прошествии достаточного времени макроэмульсия распадается на водную и масляную фазы», — говорит Дэвид Сабатини, заместитель директора Института прикладных исследований поверхностно-активных веществ в Университете Оклахомы, Норман, США. «Но время не влияет на то, как долго микроэмульсия будет оставаться в своем текущем состоянии». Кроме того, если изменение температуры вызывает разрушение эмульсии, микроэмульсия самопроизвольно восстанавливается, когда температура возвращается к исходному значению. Напротив, для повторного появления макроэмульсии требуется затрата энергии.
Микроэмульсии производятся иначе, чем макроэмульсии. Макроэмульсии требуют интенсивного перемешивания. Поскольку микроэмульсии представляют собой термодинамически стабильную конечную точку, к которой система естественным образом мигрирует, они обычно не требуют интенсивного перемешивания. Тем не менее, составители рецептур часто используют осторожное перемешивание для равномерного распределения компонентов и ускорения процесса образования микроэмульсии.
По сравнению с макроэмульсиями микроэмульсиям требуется больше поверхностно-активного вещества. «Стабильность во времени указывает на пользу микроэмульсий, но потребность в поверхностно-активных веществах может указывать на пользу макроэмульсий», — говорит Сабатини. «Возможно, 3 или 6 месяцев будет достаточно для вашего заявления, и время может не иметь значения в этой ситуации». Например, пищевые продукты часто портятся раньше, чем разрушается макроэмульсия, говорит он.
Благодаря своей замечательной стабильности микроэмульсии находят применение в различных областях, таких как средства личной гигиены, химикаты для нефтяных месторождений и медицина. «Концепции макроэмульсии существуют уже несколько столетий, но продвинутым концепциям микроэмульсии всего около двух-трех десятилетий», — говорит Сабатини. «Интерес к микроэмульсиям растет, потому что мы только начинаем понимать их возможности».
Пищевые продукты
Многие популярные пищевые продукты представляют собой эмульсии, включая майонез, заправки для салатов, соусы, такие как голландский, шоколад и мороженое. Лецитин, смесь встречающихся в природе фосфолипидов, широко используется в пищевой промышленности для улучшения эмульсий масло-в-воде. Во всем мире большая часть коммерческого лецитина производится из соевого масла. Яичный желток, традиционный эмульгатор майонеза и соусов, также содержит лецитин. Другими распространенными эмульгаторами в пищевых продуктах являются белки, сложные эфиры жирных кислот, стеароиллактилат натрия, а также моно- и диглицериды.
Приготовление пищевых эмульсий может быть сложной задачей, поскольку «пищевые продукты представляют собой сложные системы, в которых взаимодействует множество различных ингредиентов», — говорит Джон Неддерсен, старший научный сотрудник по жирам, маслам и эмульгаторам в DuPont Nutrition and Health из Нью-Сенчури, штат Канзас, США. «Хотя рекомендации, такие как шкала HLB, могут помочь, в большинстве случаев необходимы опыт и эксперименты, чтобы найти оптимальный выбор эмульгаторов и норм использования». Неддерсен отмечает, что переработка может стать еще одной проблемой при работе с пищевыми эмульсиями. «Компания может использовать одну и ту же формулу в нескольких местах и получать разные результаты на разных заводах», — говорит он. Эти различия могут возникать из-за кажущихся незначительными изменений в условиях растений.
DuPont продает широкий ассортимент эмульгаторов, в том числе линию Panodan ® DATEM (диацетилвинная кислота и моноглицеридный эфир), специально предназначенную для хлебобулочных изделий, и линию Cremodan ® для мороженого и других замороженных десертов. В качестве альтернативы лецитину в шоколаде и других кондитерских изделиях DuPont предлагает Grindsted ® CITREM, сложный эфир лимонной кислоты. Этот эмульгатор может заменить соевый лецитин, который в последнее время подвергся резкой критике, особенно в Европе, поскольку большинство соевых культур, выращиваемых на экспорт (особенно в США, Бразилии и Аргентине), являются генетически модифицированными. Негенетически модифицированная соя дорога и дефицитна. Таким образом, CITREM может оказаться привлекательной альтернативой для кондитеров, которые хотят избегать ингредиентов, изготовленных из генетически модифицированной сои.
Устойчивые источники пальмового масла также стали проблемой для клиентов, так как появились сообщения о том, что развитие плантаций пальмового масла наносит вред окружающей среде и угрожает исчезающим видам дикой природы в Малайзии и Индонезии, где производится большая часть пальмового масла. В результате DuPont представила портфолио эмульгаторов на основе пальмового и непальмового масел из экологически чистых источников. К 2015 году DuPont обязалась закупать 100% пальмового масла с плантаций, сертифицированных Круглым столом по экологически безопасному пальмовому маслу (RSPO).
Эмульсии с пониженным содержанием жира — еще одна актуальная тема для пищевой промышленности. Когда из пищи удаляют жир, чтобы сделать ее менее жирной или обезжиренной, вкус, внешний вид и текстура часто страдают. Д. Джулиан Макклементс, профессор физико-химии Массачусетского университета в Амхерсте, США, говорит, что существует несколько способов, которыми эмульсии или эмульгаторы могут помочь снизить содержание жира в продуктах. Например, исследователи могут структурировать эмульсии вода-в-масле-в-воде (м/м/м). «Вы можете удалить часть жира из капель и заменить его водой», — говорит он.
Другой подход, называемый гетероагрегацией, заключается в смешивании капель масла, покрытых эмульгаторами противоположного заряда. «Мы смешиваем положительную и отрицательную капли вместе, и они образуют гелевую сеть», — говорит Макклементс. «Полученная эмульсия имеет очень высокую вязкость и низкое содержание жира и имитирует некоторые характеристики продукта с высоким содержанием жира».
Нутрицевтики
Исследователи изучают эмульсии в качестве средств доставки витаминов, пищевых добавок и других нутрицевтиков. Лаборатория Макклементса использовала эмульсии для инкапсулирования витамина Е, каротиноидов, омега-3 жирных кислот, куркумина, кофермента Q9. 0135 10 и другие биологически активные соединения. В конце концов, он хотел бы включить такие нутрицевтики в функциональные продукты.
«Одна из наших целей — повысить стабильность активных соединений, инкапсулированных в виде эмульсий в пищевых частицах», — говорит Макклементс. «Мы также хотели бы контролировать их судьбу в желудочно-кишечном тракте после того, как они будут переварены».
В дополнение к обычным эмульсиям лаборатория Макклементса производит более сложные эмульсии, такие как наноэмульсии, твердые липидные наночастицы, наполненные частицы гидрогеля (рис. 3) и многослойные эмульсии. Различные типы эмульсий могут иметь различное применение. «Некоторые из них могут защищать компоненты от химического разложения, некоторые могут доставлять соединения в толстую кишку, а некоторые могут контролировать выделение аромата», — говорит Макклементс. «Поэтому у вас должна быть своя система доставки для каждого приложения».
Многослойные эмульсии состоят из капель масла, покрытых эмульгатором, плюс один или несколько слоев биополимера, диспергированных в водном растворе. Эмульгатор обычно электрически заряжен, а слой(и) полимера имеют противоположные заряды, которые притягивают их к поверхности масляной капли.
По данным McClements, многослойные эмульсии, как правило, обладают большей физической стабильностью, чем однослойные, из-за колебаний pH, ионной силы, температуры, замораживания и оттаивания, а также дегидратации. Кроме того, исследователи могут создавать многослойные эмульсии для контроля их распада в желудочно-кишечном тракте. «Вы можете сделать их так, чтобы они переваривались очень быстро, как обычная эмульсия, или вы можете сделать их так, чтобы они продвигались дальше по желудочно-кишечному тракту», — говорит он. «Последнее может быть полезно, если вы хотите доставить что-то в толстую кишку или пытаетесь контролировать чувство сытости, направляя непереваренные соединения дальше в желудочно-кишечный тракт».
Личная гигиена
Большинство средств личной гигиены, включая лосьоны, кремы, шампуни и кондиционеры, представляют собой эмульсии. Обычные эмульгаторы для средств личной гигиены включают этоксилированные спирты, карбоксилаты, изетионат натрия, моностеарат глицерина, цетиловый спирт, стеариловый спирт и силиконовые эмульгаторы, такие как диметиконы.
«Тенденция сейчас такова, что большинство людей хотели бы использовать эмульгатор на основе растительного сырья, а не нефтехимии», — говорит Смит. Синтетические эмульгаторы, такие как этоксилированные спирты и их аналоги природного происхождения, имеют идентичную структуру, эффективность и биоразложение. «Цена колеблется взад и вперед в зависимости от цены на пальмоядровое масло в Малайзии и цены на этилен в Северной Америке», — говорит Смит. «На данный момент я думаю, что у нефтехимии есть преимущество, но она меняется каждые два-три года».
Хуан Матеу, технический директор JEEN International в Фэрфилде, штат Нью-Джерси, США, говорит, что в последние годы произошел отказ от синтетических этоксилированных спиртов из-за беспокойства по поводу остаточного 1,4-диоксана, подозреваемого канцерогена, который является побочный продукт их производства. Глюкозиды природного происхождения были предложены в качестве замены для некоторых приложений. Однако «еще слишком рано говорить о том, что этоксилированные спирты можно заменить», — говорит Матеу. «Есть некоторые эмульсии, которые вы можете сделать с глюкозидами, но по большей части весь мир все еще использует этоксилаты».
В 2009 году компания JEEN International запустила линейку эмульгаторов Jeesperse для холодного процесса, которые позволяют разработчикам рецептур создавать эмульсии, содержащие воскообразные вещества, при температуре окружающей среды (25–30°C). Многие распространенные эмульгаторы в средствах личной гигиены, такие как цетиловый спирт и моностеарат глицерина, представляют собой воски с относительно высокой температурой плавления (до 165°C). До Jeesperse производителям приходилось нагревать эмульгаторы в масляной фазе, чтобы расплавить их, а затем добавлять расплавленный эмульгатор в водную фазу и охлаждать эмульсию с контролируемой скоростью до комнатной температуры. Напротив, Jeesperse позволяет приготовить эмульсию в одном котле при комнатной температуре, что приводит к значительной экономии денег и времени.
Секретными ингредиентами продуктов Jeesperse являются полиэлектролиты, такие как полиакрилат натрия. Полиэлектролиты представляют собой полярные молекулы, которые могут индуцировать полярность неполярных восков, позволяя им растворяться в холодной воде (полярный растворитель). Матеу говорит, что в лаборатории он может приготовить эмульсию с помощью холодного процесса примерно за 20 минут, в отличие от нескольких часов смешивания, нагревания и охлаждения с помощью обычного процесса. «Эстетически продукт один и тот же — на ощупь и на вид одинаковый — так почему бы и нет?» он говорит.
Короткое видео, демонстрирующее приготовление холодным способом лосьона с эмульгатором Jeesperse.
Уход за домом
Многие бытовые чистящие средства и стиральные порошки содержат поверхностно-активные вещества, которые эмульгируют маслянистые частицы грязи, чтобы их можно было разбавить и смыть. Этоксилированные спирты являются распространенным ингредиентом моющих средств для стирки. Многие моющие средства содержат смесь неионогенных и анионных эмульгаторов для удаления пятен с текстиля.
По словам Сабатини, удаление триглицеридов, таких как жиры, жир от бекона и растительные масла, с тканей является особенно сложной задачей. Его лаборатория показала, что расширенные поверхностно-активные вещества, которые представляют собой поверхностно-активные вещества с группами промежуточной полярности (например, полипропиленоксид и полиэтиленоксид), вставленные между гидрофильной головкой и гидрофобным хвостом, эффективны при удалении этих типов масляных пятен.
Промышленные смазочные материалы
Смазочно-охлаждающие жидкости и другие промышленные смазочные материалы обычно представляют собой эмульсии типа масло в воде. Эмульгаторы позволяют слесарям использовать как смазывающие свойства масел, так и охлаждающие свойства воды. Анионные и неионогенные эмульгаторы часто используются вместе в жидкостях для металлообработки. Катионные эмульгаторы используются редко, поскольку они нестабильны в щелочных растворах (pH 8–9,5), необходимых для жидкостей для металлообработки.
Экологические технологии
Эмульсии и микроэмульсии применялись в природоохранных технологиях, таких как очистка недр и производство биотоплива. Например, при разливе нефти или газа нефть попадает в поры в почве и горных породах. Лаборатория Сабатини разработала не содержащие спирта микроэмульсии, которые помогают удалять нефтяные загрязнения из недр безвредным для окружающей среды способом. «Нефть задерживается в порах из-за межфазного натяжения между водой и нефтью», — говорит Сабатини. «Если мы сможем снизить межфазное натяжение с помощью эмульгаторов, мы сможем увеличить скорость очистки от загрязнений».
В 1997 году Сабатини и несколько его коллег основали компанию Surbec Environmental, LLC для внедрения этой технологии. С тех пор Surbec помогла очистить окружающую среду на нескольких объектах в Соединенных Штатах и за рубежом. Примеры включают заправочную станцию с протекающим подземным резервуаром и военный объект, загрязненный реактивным топливом.
Сабатини также применил свои исследования эмульсий для более эффективного производства биотоплива. Биодизель — это растительное масло, такое как соевое масло, которое было химически модифицировано посредством реакции переэтерификации для снижения его вязкости. «Что касается сгорания, вам не нужно модифицировать растительное масло. Вы можете использовать растительное масло в дизельном двигателе, и оно будет работать без каких-либо модификаций», — говорит Сабатини. «Просто растительное масло имеет проблемы с вязкостью, особенно при более низких температурах».
Как оказалось, микроэмульгирование растительных масел может снизить вязкость без необходимости проведения реакции переэтерификации. Это сэкономит время и позволит использовать больше сырья в качестве топлива. Однако Сабатини отмечает, что исследование все еще находится на ранней стадии.
Несмотря на то, что люди производят эмульсии сотни, если не тысячи лет, мы только сейчас начинаем понимать их разнообразные применения во многих областях. Сложные эмульсии, такие как микроэмульсии и многослойные эмульсии, обещают дальнейшее расширение репертуара приложений, особенно в новых областях, таких как функциональные продукты питания и производство биодизельного топлива. Если бы только мы могли найти эмульгатор для этого трудного сотрудника.
Лаура Кэссидей — независимый научный писатель и редактор из Гудзона, штат Колорадо, США. У нее есть докторская степень. по биохимии в Высшей школе Майо, и с ним можно связаться по адресу [email protected] .
Боковая панель
Какая разница?
Термины поверхностно-активное вещество, эмульгатор и детергент часто используются взаимозаменяемо, но есть различия.
Поверхностно-активное вещество является самым широким термином: и эмульгаторы, и детергенты являются поверхностно-активными веществами. ПАВ, или поверхностно-активные вещества — это соединения, которые снижают поверхностное натяжение между двумя жидкостями или между жидкостью и твердым телом. Поверхностно-активные вещества являются амфифильными, что означает, что они содержат гидрофильные (любящие воду) головные группы и гидрофобные (ненавидящие воду или масла) хвосты. Поверхностно-активные вещества адсорбируются на границе между маслом и водой, тем самым уменьшая поверхностное натяжение.
Эмульгатор представляет собой поверхностно-активное вещество, стабилизирующее эмульсии. Эмульгаторы покрывают капли в эмульсии и препятствуют их объединению или слипанию.
Моющее средство представляет собой поверхностно-активное вещество, обладающее моющими свойствами в разбавленных растворах.
Точно так же иногда путают термины «эмульсия», «суспензия» и «пена».
Эмульсия представляет собой смесь двух или более жидкостей с эмульгатором или без него, которые обычно не смешиваются. Одна из жидкостей, «дисперсная фаза», образует капли в другой жидкости, «сплошной фазе».
Суспензия представляет собой твердое вещество, диспергированное в жидкости.