エマルション
エマルションは 2 つの非混和性液体から形成され、一方は一般に直径が 0.10um より大きい液滴として他方の液体内に細かく分散されています。分散相は内部相または不連続相とも呼ばれ、分散相は外部相または連続相と呼ばれることもあります。
薬局方によれば、分散相が親油性（例：植物油、鉱物油）であり、分散相が親水性（例：水）であるエマルジョンは、水性L/Hタイプと呼ばれます。分散相が親水性、分散相が親油性のエマルションをH/L油性タイプといいます。
エマルジョン安定性理論
エマルジョンは、より大きな界面領域を作成するために必要なエネルギーに対応するエネルギー入力によって形成されます。したがって、これらのシステムは熱力学的に安定していません。したがって、エマルションの安定性が主な問題となります。
懸濁液中のほとんどのコロイド粒子は静電気を帯びます。分散系内の液体または固体粒子は、一般に表面に電荷を持っています。この帯電は、分散プロセス、表面上の帯電基の存在、または分散媒からのイオンの吸着によって引き起こされる可能性があります。ゼータ電位は粒子の電荷の相対値を表します。ある分散系の粒子は同じ性質を持っているため、同じ符号の電荷を持っており、互いに近づこうとすると反発力が生じます。この反発効果は、粒子の凝集や融合を引き起こす可能性のあるあらゆる衝突現象から保護します。この反発力は、粒子のゼータ電位の値、粒子のサイズ、粒子間の距離によって決まります。
電荷による斥力に加えて、粒子構成要素の原子構造に密接に依存する引力も存在します。他の超分散系と同様に、コロイド懸濁液やエマルジョンはファンデルワールス力（独立して低エネルギー結合を形成すると考えられる分子間の引力）やブラウン運動（熱運動）の影響を受け、根本的に不安定になります。ファンデルワールス軍には、キーサム軍、デバイ軍、ロンドン軍の 3 種類があります。ロンドン力 (瞬間双極子 – 誘起双極子) は短距離では非常に重要になり、システムが適切に安定化されていない場合、システムの凝固を引き起こします。
粒子間の相互作用は、存在する力の相対的な大きさに密接に依存します。つまり、反発力が引力よりも大きい場合、粒子は凝集できず、互いに永久に分離されます。逆に、引力が反発力よりも大きい場合、粒子は凝集してフロックまたは凝集体を形成します。粒子の凝集、凝集、または凝固と呼ばれるこの現象は、粒子が互いに最も接近する状況であり、2 つの液滴間の界面活性剤の界面膜が壊れて融合するときに発生します。
エマルジョンの安定性では別の現象が発生します。オストワルド熟成は、エマルションの熟成中に起こります。異なる直径の液滴間に存在するラプラス圧力差により、小さな液滴を構成する分子が連続相を通って大きな液滴に移動します。この現象により、分散相液滴の平均サイズが増大し、エマルションの粒度分布が厳しくなります。
物理的安定性解析手法
垂直走査と組み合わせた光の多重散乱は、製品の分散状態を監視し、それによって不安定現象を特定および定量化するために最もよく使用される技術です。希釈せずに濃縮分散液で使用できます。光がサンプルに送られると、粒子/液滴によって後方散乱されます。後方散乱強度は、分散相のサイズと体積分率に直接比例します。したがって、局所的な濃度の変動 (クリーミング、沈降) と全体的なサイズの変動 (凝集、合体) が検出され、監視されます。
寿命予測の高速化手法
速度論的不安定化プロセスには時間がかかる場合があるため (製品によっては最大数か月、場合によっては数年もかかる)、許容可能な開発時間を得るために配合者は加速手法を使用する必要があります。熱的方法が最もよく使用されており、不安定化を促進するために温度を上昇させます (転相や化学的劣化の臨界温度未満に保ちながら)。温度は粘度に影響を与えるだけでなく、非イオン性界面活性剤の場合は界面張力にも影響し、より一般的には系内の相互作用力にも影響します。分散液を高温で保管することにより、製品の実際の状態 (たとえば、夏の車に積まれた日焼け止めのチューブなど) をシミュレートしますが、不安定化プロセスが最大 200 倍加速されます。振動、遠心分離、撹拌などの機械的加速が使用されることもあります。これらは、粒子/液滴を互いに押し付けるさまざまな力を製品に加え、フィルムの排水を助けます。ただし、エマルジョンは通常の重力下では決して合体しませんが、人工重力下では合体します。さらに、遠心分離と振動を使用して、さまざまな粒子集団の分離現象が実証されました。
