PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA HỆ NHŨ TƯƠNG (EMULSION) VÀ VI NHŨ TƯƠNG (MICROEMULSION) TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG (THERMODYNAMIC STABILITY)

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÔN NHIỆT ĐỘNG KĨ THUẬT HÓA HỌC
Tên Đề tài:
PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA HỆ NHŨ TƯƠNG
(EMULSION) VÀ VI NHŨ TƯƠNG (MICROEMULSION)
TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG (THERMODYNAMIC STABILITY) CỦA
HỆ VI NHŨ TƯƠNG
ỨNG DỤNG: TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHŨ
TƯƠNG
GVHD: Nguyễn Ngọc Hạnh
HVTH: Nguyễn Thị Trúc Phương……… 7140196
Bùi Vĩnh Phúc………… ……… 7140195
Tp.HCM, tháng 11 năm 2014.
MỤC LỤC
.TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG 3
1.Tổng quan hệ nhũ tương 3
1.1 Khái niệm nhũ tương [1][2] 3
1.1.1 Khái niệm: 3
1.1.2 Phân loại [1] 4
1.1.3 Tính chất của hệ nhũ tương[3] 7
1.1.3.1 Độ bền vững tập hợp và bản chất của chất nhũ hoá 7
2.1 Định nghĩa về vi nhũ tương [4] 10
2.2 Thành phần của vi nhũ tương 11
2.3 Ưu điểm của vi nhũ tương 12
2.3.1 Ưu điểm: 12
2.3.2 Nhược điểm: 12
2.4 Phân loại vi nhũ tương: 13
II. Phân biệt nhũ tương và vi nhũ tương: 14
III. TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG (THERMODYNAMIC STABILITY)
CỦA HỆ VI NHŨ TƯƠNG [5] 17

1. Sức căng bề mặt của hệ vi nhũ tương 17
2 Độ cong tự phát 19
2.1. Độ cứng mặt cong là đại lượng quan trọng 20
3 Cân bằng ba pha 21
IV. ỨNG DỤNG NHŨ TƯƠNG TRONG TỔNG HỢP POLYMER: 24
1. Tổng quan Polyme 24
1.1 Polyme là gì? 24
1.2. Phản ứng trùng hợp Polymer thông thường 25
a. Giai đoạn khơi mào 25
b. Giai đoạn phát triển mạch 27
c. Giai đoạn ngắt mạch 27
d. Giai đoạn chuyển mạch 28
1.3. Các yếu tố ảnh hưởngđến quá trình trùng hợp 28
1.3.1 Ảnh hưởngcủa nồng độ chất khơi mào 28
1.3.2 Ảnh hưởngcủa nhiệt độ 29
1.3.3. Ảnh hưởngcủa áp suất 29
1.3.4 Ảnh hưởngcủa nồng độ monomer 30
2 . Phương pháp trùng hợp nhũ tương: 30
2.1 Các thành phần chính trong một hệ trùng hợp nhũ tương: 31
2.2 Qúa trình Polyme nhũ tương: 33
2.4 Ưu và nhược điểm Polyme Nhũ Tương 34
2.4.1 Ưu điểm 34
2.4.2 Nhược điểm: 35
2.4 Thành phần một hệ Polyme nhũ tương đặc trưng 35
[4] Handbook of Microemulsion Science and Technology- google book 36
.TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG
1.Tổng quan hệ nhũ tương
1.1 Khái niệm nhũ tương [1][2]
1.1.1 Khái niệm:
Khái niệm nhũ tương được phát triền một cách khá ngẫu nhiên, nó là một phần quan

trọng của lý thuyết hóa keo và là một phần phát triền từ công nghệ lâu đời liên quan đến việc
chế biến sữa. Các điều kiện để tạo nên nhũ tương cũng như các điều kiện để chế tạo ra hệ keo
có pha phân tán vào môi trường phân tán lỏng.
Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất lỏng không trộn lẫn vào nhau,
một trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, pha còn lại dưới dạng
pha liên tục. Trong hầu hết thực phẩm, các giọt nhỏ có đường kính 0.1- 100µm.


Sự hình thành một nhũ tương bao gồm sự tăng bề mặt liên pha kèm theo sự tăng năng
lượng tự do. Sức căng bề mặt liên pha càng nhỏ thì nhũ tương thu được càng dễ dàng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo nhũ: kiểu thiết bị, cường độ năng lượng cung cấp, nhiệt
độ, pH, lực ion, sự có mặt của chất hoạt động bề mặt, sự có mặt của oxy, bản chất của dầu,
hàm lượng protein hòa tan và các nhũ tương hóa của protein, độ hòa tan và khả năng trương
hóa của protein có quan hệ tỷ lệ thuận. Các loại protein không hòa tan có khả năng tạo nhũ
tương thấp…
1.1.2 Phân loại [1]
Nhũ tương được phân loại : Phân loại dựa vào pha phân tán hoặc phân loại theo nồng
độ thể tích mà pha phân tán chiếm.
Theo cách phân loại đầu: Người ta chia thành nhũ tương chất lỏng không phân cực trong chất
lỏng phân cực (vd: nhũ tương dầu trong nước) là các loại nhũ tương thuận hoặc nhũ tương loại
một. Nhũ tương chất lỏng phân cực trong chất lỏng không phân cực (vd: nhũ tương nước trong
dầu) là nhũ tương nghịch hoặc nhũ tương loại hai.
Nhũ tương loại một thường được ký hiệu D/N: pha phân tán là dầu còn pha liên tục là
nước. (O / W): giọt dầu phân tán trong nước

Nhũ tương loại hai thường được ký hiệu N/D: pha phân tán là nước còn pha liên tục là
dầu: dầu-trong-nước. (W / O): những giọt nước phân tán trong dầu

Theo cách phân loại thứ hai, nhũ tương được chia ra: nhũ tương loãng, đậm đặc, rất
đậm đặc hay gelatin.

Nhũ tương loãng: là các nhũ tương chứa khoảng 0.1% tướng phân tán. Là nhũ tương có độ
phân tán bé chế tạo bằng cách pha loãng nhũ tương đậm đặc. Các hạt trong nhũ tương loãng có
kích thước rất khác với kích thước hạt của các nhũ tương đặc và rất đặc. các nhũ tương loãng
là hệ phân tán cao có đường kính hạt phân tán quanh 10
-5
cm, thường được tạo nên mà không
cần thêm vào hệ các chất nhũ hóa đặc biệt.
Nhũ tương đậm đặc: là những hệ phân tán lỏng- lỏng chứa một lượng lớn tướng phân tán, đến
74% thể tích. Kích thước các hạt tương đối lớn 0.1-1µm và lớn hơn. Các nhũ tương đậm đặc
rất dễ sa lắng, đặc biệt là khi có sự khác biệt về khối lượng riêng giữa tướng phân tán và môi
trường phân tán càng cao.
Nhũ tương rất đậm đặc: là các hệ lỏng- lỏng trong đó độ chứa của tướng phân tán vượt quá
74% thể tích.
Ngoài ra ta còn có:
Nhũ phức: dầu có thể phân tán trong pha nước của nhũ W/O để tạo ra hệ phức O/W/O, tương
tự có hệ phức W/O/W.
 Nhũ trong: phần lớn là các loại nhũ đều đục do ánh sáng bị tán xạ khi gặp các hạt nhũ phân
tán, khi đường kính của các giọt dầu giảm xuống khoảng 0.05µm tác dụng của ánh sáng bị
tán xạ giảm khi đó nhũ sẽ trong suốt. nhũ trong còn gọi là vi nhũ.
 Trạng thái keo: khi hòa tan đường và nước, các phân tử đường phân tán vào nước ở dạng
riêng rẽ, trạng thái này gọi là trạng thái hòa tan hoàn toàn. Đối với các nhũ đục đường kính
hạt phân tán lớn hơn 0.2µm. trạng thái keo là trạng thái trung gian giữa hai trạng thái: hòa
tan hoàn toàn vào nhũ đục. Kích thước hạt keo khoảng 0.05-0.2µm.
1.1.3 Tính chất của hệ nhũ tương[3]
1.1.3.1 Độ bền vững tập hợp và bản chất của chất nhũ hoá
Nhũ tương là hệ không bền vững tập hợp vì có năng lượng tự do lớn; các hạt nhũ tương
tự ý liên kết lại với nhau lại thành tập hợp và cuối cùng hệ tách ra thành 2 lớp.
Để đánh giá độ bền vững của nhũ tương ta xét tốc độ phân lớp của nhũ tương, thời gian tồn tại
của nhũ tương và thời gian sống của từng hạt.
Hệ nhũ tương là hệ không bền nhiệt động. Hệ nhũ sau quá trình đồng nhất sau đó xảy ra sự

phá hủy nhũ tương như sau:
- Sự nổi lên hoặc lắng xuống của các giọt dưới ảnh hưởng của trọng lực, khối lượng riêng của
giọt nào nặng hơn sẽ có xu hướng chìm.
- Sự kết tụ của các giọt giam đột ngột các điện tích nên kéo theo làm giảm các lực đẩy tỉnh
điện giữa các giọt, thường xảy ra khi thay đổi pH và lực ion. Sự kết tụ làm tăng kích thước bên
ngoài của các giọt do dó làm tăng tốc độ phân lớp.
- Sự hợp giọt một cách tự phát sẽ làm tăng dần kích thước các giọt và cuối cùng dẫn đến phân
chia thành hai lớp ngăn cách nhau bằng bề mặt phân chia phẳng, điện tích lúc này sẽ cực tiểu.
- Sự xa lắng, sự kết tụ và các va chạm do chuyển động Brown hoặc chuyển động khuấy khác
sẽ làm cho các giọt gần lại nhau.


Các dạng không bền của hệ nhũ tương

*Hạn chế một số nguyên nhân phá nhũ:
- Nhũ tương có thể bị phá vỡ khi thêm chất điện ly hóa trị cao trong chất nhũ có tác dụng
ngược trên hệ.Giả sử nhũ tương ở dạng O/W, nhũ có thể bị phá vỡ khi sử dụng thêm chất điện
ly chứa ion hóa trị cao, ion hóa trị cao tác dụng với nhóm ion của chất nhũ hóa tạo các chất
không tan trong nước, tức chuyển từ nhũ sang trạng thái keo (bị keo tụ).
- Khi sử dụng thêm chất nhũ hóa có tác dụng ngược lại với chất nhũ hóa ban đầu.
Nhũ tương ở dạng W/O khi thêm vào chất điện ly ở nồng độ cao sẽ xảy ra hiện tượng muối kết
(không phải hiện tương keo tụ) làm vỡ nhũ.
- Nhũ có thể bị phá vỡ nếu đưa vào hệ một chất hoạt động bề mặt hoặc một chất nào đó có khả
năng đẩy chất nhũ hóa ra hệ, như dùng rượu anylic, nhũ O/W sẽ bị phá vỡ.
- Nhũ tương có thể phá vỡ bằng ly tâm, lọc, điện ly, đun nóng. Sự tăng nhiệt độ làm chất nhũ
hóa dễ bị tách ra khỏi bề mặt giọt trong quá trình giải hấp phụ hoăc hòa tan chất nhũ hóa của
tướng phân tán, do đó tất cả các yếu tố này rất cần được quan tâm trong quá trình tạo nhũ của
sản phẩm thực phẩm.
1.1.3.2Tính chiết quang:
- Hiện tượng đục ở một số nhũ có liên quan đến chỉ số khúc xạ của hai pha. Nếu hai pha có chỉ

số khúc xạ như nhau nhưng năng lượng phân tán quang học khác nhau thì nhũ trong suốt được
hình thành.
- Độ đục của nhũ thực hiện vào pha phân tán. Nói chung,
hai pha bất kì nào, độ đục của nhũ tương tăng đến một giá trị cực đại giới hạn (phụ thuộc vào
sự phân bố kích thước thành phần), sau đó nó lại độc lập với nhau phân tán. Nồng độ giới hạn
đó tăng theo sự tăng kích thước của hạt
- Đối với nhũ tốt, có kích thước phân tán khoảng 1µm, độ đục độc lập với nồng độ pha phân
tán, khi nồng độ pha phân tán lớn hơn 5%.
1.1.3.3 Tính dẫn điện
- Nhũ tốt là nhũ ít dẫn điện, vì vậy phương pháp đo độ dẫn điện là một phương pháp đơn giản
để xác định loại nhũ.
- Sự dẫn điện liên quan đến sự ăn mòn điện hóa sẽ xảy ra trong những trường hợp đựng các
sản phẩm trong ống nhôm thùng chứa trong các thiết bị.
- Với những nhũ ổn định không ion, tính dẫn điện có thể một yếu tố trong sự ăn mòn này.
2. Tổng quan hệ vi nhũ tương
Phương pháp vi nhũ có nhiều ứng dụng rộng rãi từ thu hồi dầu (oil recovery) tới tổng
hợp vật liệu hạt có kích thước nano (nanoparticles). Việc thực hành đầy đủ đầu tiên của hệ vi
nhũ nước trong dầu (w/o) để tổng hợp vật liệu nano được giới thiệu năm 1982 và tập trung vào
vật liệu nano của kim loại quý cho những ứng dụng xúc tác. Từ đó, phương pháp này có một
ứng dụng được mở rất rộng trong lĩnh vực xúc tác, từ các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng
như isome hóa butan tới các phản ứng nhiệt độ cao như phản ứng cháy có xúc tác metan.
2.1 Định nghĩa về vi nhũ tương [4]
Vi nhũ tương được khám phá khá sớm, từ những năm 40 của thế kỷ XX, do hai nhà khoa học
Hoar và Schuman sau khi hai ông tình cờ hòa nhũ tương sữa vào hexanol. Từ đó đến nay đã có
rất nhiều nghiên cứu về vi nhũ tương, có rất nhiều định nghĩa được đưa ra để tiện cho việc
nghiên cứu dạng bào chế này . Theo Danielsson và Lindman vi nhũ tương có thể được định
nghĩa như sau:
“Vi nhũ tương là hệ phân tán vi dị thể, gồm pha dầu và pha nước phân tán đồng nhất
vào nhau và được ổn định bởi phân tử các chất diện hoạt trên bề mặt phân cách hai pha, có
tính đẳng hướng về mặt quang học, ổn định về mặt nhiệt động học giống một dung dịch lỏng”.

Như vậy trong thành phần của vi nhũ tương có hai pha dầu và nước, có các chất diện
hoạt đóng vai trò tác nhân hình thành và ổn định vi nhũ tương bằng cách giảm sức căng bề mặt
phân cách hai pha. Định nghĩa này cũng yêu cầu vi nhũ tương có tính ổn định về mặt dược
động học (bền và không bị phân lớp), đẳng hướng về mặt quang học (tức là trong suốt hoặc
trong mờ, ánh sáng có thể đi qua dễ dàng).
Một hệ vi nhũ là một dung dịch đẳng quang và thuộc tính nhiệt động ổn định. Quan sát bằng
kính hiển vi, một vi nhũ trông như một dung dịch đồng thể, nhưng ở thước phân tử nó lại là hệ
dị thể. Cấu trúc bên trong cùa một vi nhũ ở một nhiệt độ cho trước được quyết định bởi tỉ lệ
hợp phần của nó. Cấu trúc này gồm cả những giọt nano nhỏ hình cầu đơn kích thước hoặc 1
pha chuyển tiếp. Trong hình phía dưới, cấu trúc khác nhau của một vi nhũ ở một nồng độ cho
trước của chất hoạt động bề mặt được trình bày khái quát.
Ở nồng độ cao của nước, cấu trúc bên trong của vi nhũ bao gồm những droplet dầu trong pha
tiếp giáp nước (micelles-mixen). Với sự tăng nồng độ dầu, một mặt phân pha không có hình
dạng xác định được hình thành. Ở nồng độ dầu cao, mặt phân pha chuyển thành cấu trúc của
một droplet nước trong pha tiếp giáp dầu (reverse micelles – mixen nghịch), cũng được gọi là
một vi nhũ nước/dầu. Giá trị kích thước của những droplet khác nhau từ 10 tới 100 nm phụ
thuộc vào loại chất hoạt động bề mặt. Nó cũng chỉ ra rằng hệ rất nhạy với nhiệt độ, đặt biệt với
trường hợp chất hoạt động bề mặt không ion. Như đã thấy ở hình 1, việc tăng nhiệt độ sẽ phá
hủy các hạt dầu trong khi những hạt nước bị phá hủy khi giảm nhiệt độ. Ngoài vùng tương ứng
với dung dịch vi nhũ, một hệ 2 pha tồn tại.
2.2 Thành phần của vi nhũ tương.
Thành phần cơ bản của hệ vi nhũ tương bao gồm:
-Pha dầu: Gồm những chất lỏng không phân cực như dầu lạc, dầu đậu tương, dầu hướng
dương, isopropyl myristat, triglyceride mạch cacbon no trung bình, acid oleic… và các chất
hòa tan hay đồng tan vào chúng như: methanol, terpen, tinh dầu…
-Pha nước: Gồm những chất lỏng phân cực hay dung trong bào chế như: nước, propylene
glycol,… và các chất dễ hòa tan hay đồng tan vào chúng.
-Chất điện hoạt: Là các chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt pha, qua đó giúp hình
thành hệ vi nhũ. Một số chất điện hoạt hay dung trong bào chế như natri laury sulfat,
polyoxyenthylen oleyl

-Chất đồng điện hoạt: Là thành phần cho them vào có vai trò quan trọng trong việc hình thành
hệ vi nhũ. Một số chất đồng điện hoạt hay dung như isopropanol, n-propanol, alcol benzylic,
glyceryl caprylat,…
2.3 Ưu điểm của vi nhũ tương
2.3.1 Ưu điểm:
- Hệ vi nhũ tương làm tăng khả năng hòa tan của dược chất trong hệ, đặc biệt với dược chất ít
tan trong nước, do đó làm tăng sinh khả dụng của thuốc, đặc biệt là các dạng thuốc khác có
cùng đích tác dụng. Vì vậy vi nhũ tương có thể áp dụng vào một số dạng bào chế cũ như viên
nang, thuốc dùng ngoài da
- Chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt trong VNT có thể làm giảm tính đối kháng của hàng
rào khuếch tán của biểu bì bởi hoạt tính tăng tính thấm của chúng do đó dược chất thấm qua da
dễ dàng hơn
- Có khả năng bảo vệ dược chất cao, đặc biệt với các dược chất dễ bị phân hủy.
- Hình thức vi nhũ tương trong, đẹp hơn so với nhũ tương.
- Là dạng thuốc có độ ổn định về nhiệt động học cao, bền vững, không bị phân lớp sau thời
gian bảo quản dài.
- Có thể dùng vi nhũ tương để bào chế các thuốc có tác dụng kéo dài.
- Kỹ thuật bào chế đơn giản.
2.3.2 Nhược điểm:
- Việc xác định tỷ lệ các thành phần trong công thức để tạo thành vi nhũ tương là rất khó khăn.
- Giá thành cao
- Sử dụng lượng chất diện hoạt khá cao so với bình thường.
2.4 Phân loại vi nhũ tương:
Vi nhũ tương được chia làm 4 loại:
+ Winsor I: dầu phân tán trong nước o/w
+ Winsor II: nước phân tán trong dầu w/o
+ Winsor III: hệ 3 pha trong đó chất hoạt động tan cả trong hai pha ( vi nhũ tương trung gian ).
+ Winsor IV: dung dich micellar 1 pha ( đẳng hướng ) khi thêm 1 lượng vừa đủ amphiphile
( chất hoạt động bề mặt và ancol ).
II. Phân biệt nhũ tương và vi nhũ tương:

 Sự phân tán ánh sáng trong hệ nhũ tương và vi nhũ tương:
Faraday (1857) và Tyndahl ( 1869 ) đã lưu ý đến hiện tượng tạo thành dải ánh sáng hình nón
mờ đục khi chiếu qua dung dịch keo một chùm tia sáng mạnh. Hiện tượng này được giải thích
bằng sự phân tán ánh sáng. Tia sáng trên đường đi của nó, gặp những hạt của pha phân tán, khi
đó tùy thuộc vào hệ thức giữa độ dài song của tia sáng và kích thước của hạt mà hiện tượng sẽ
xảy ra khác nhau. Nếu kích thước hạt lớn hơn độ dài sóng thì ánh sáng sẽ phản xạ trên bề mặt
hạt với những góc xác định, hiện tượng này được quan sát trong các hệ phân tán thô như
huyền phù hoặc không khí có những hạt bụi lớn. Nếu hạt có kích thước bé hơn độ dài sóng thì
xảy ra sự nhiễu xạ. Cường độ ánh sáng phân tán theo các hướng khác nhau là khác nhau . Nếu
kích thước hạt rất bé so với bước sóng thì cường độ ánh sáng phân tán theo hướng 0
o
và 180
o
là
mạnh nhất. Nếu hạt lớn hơn ( nhưng a vẫn nhỏ hơn ) thì cường độ ánh sáng phân tán theo
hướng tia tới (180
o
) là mạnh nhất. Dựa theo phương trình Rayleigh ta có: Ipt = kμV
2
Io Từ
phương trình trên ta thấy nếu thể tích hạt càng lớn thì cường độ phân tán ánh sáng càng lớn,
tức là độ phân tán của dung dịch càng cao thì cường độ phân tán ánh sáng càng yếu. Kích
thước của các giọt nhũ tương lớn hơn kích thước giọt của vi nhũ tương, vì vậy mà đối với hệ
nhũ tương có sự phân tán ánh sáng còn đối với hệ vi nhũ tương thì ánh sáng truyền thẳng.
 Điều kiện bền của hệ keo:
Trong chuyển động Brown, các hạt keo mang những năng lượng xác định và có thể va
chạm vào nhau ứng với một xác suất nào đó. Điều kiện để hệ keo được bền là phải làm cho
Các loại vi nhũ tương
năng lượng chuyển động Brown luôn luôn nhỏ hơn thềm thế năng Emax của hệ, muốn thế xác
suất va chạm vào các hạt keo phải nhỏ. Nói chung, muốn cho hệ keo được bền vững, phải làm

tăng lực đẩy tĩnh điện, làm giảm xác suất va chạm hiệu quả của các hạt keo.Thường người ta
sử dụng các phương pháp:
Tạo cho bề mặt các hạt keo hấp phụ điện tích (làm tăng φ
1
và ζ )
Giữ cho hệ keo có nồng độ nhỏ.
Tạo cho bề mặt hạt keo hấp phụ chất bảo vệ (chất hoạt động bề mặt hoặc một số hợp
chất cao phân tử như geletin, polyvinil alcol . . .)
Đối với hệ vi nhũ tương hệ ổn định và bền nhiệt động. Còn đối với hệ nhũ tương thì hệ không
ổn định với sự phân chia pha. Vì trong thành phần của vi nhũ tương có chất hoạt động bề mặt.
Các lớp phân tử chất hoạt động bề mặt được hấp phụ định hướng bão hòa tương tự như một
cấu tạo tinh thể hai chiều có tính chất làm bền cho hệ. Tính chất cơ học cấu thể của chất làm
bền có ảnh hưởng đến sự bền vững của hệ keo. Ví dụ độ bền của nhũ tương sẽ tăng lên, nếu
trên bề mặt phân cách pha có một lớp phân tử chất làm bền có độ nhớt cấu thể cao hoặc có độ
bền vững cơ học cao làm hàng rào cơ học cấu thể ngăn cản sự dính kết các hạt.
Sức căng giao diện ( sức căng bề mặt ) :
Sức căng bề mặt là đại lượng đặc trưng cho lực hút giữa các phân tử của pha ngưng tụ (lỏng,
rắn) và có xu hướng kéo các phân tử của bề mặt vào trong lòng thể tích; được xác định bằng
công tạo nên một đơn vị diện tích bề mặt phân cách pha. Đơn vị của đại lượng này là dyn/cm.
Ta có: W = dES = σ . dS Như vậy sức căng bề măt tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt pha. Vì vậy
mà sức căng bề mặt trong hệ nhũ tương sẽ lớn hơn trong hệ vi nhũ tương.
BẢNG TỔNG KẾT:
STT
Đặc điểm
phân biệt
Nhũ tương Vi nhũ tương
1
Khái niệm Nhũ tương là những hệ phân
tán cơ học vi di thể, tạo bởi
hai chất lỏng không đồng tan,

trong đó một chất lỏng được
Vi nhũ tương là hệ phân tán vi dị
thể, gồm pha dầu và pha nước
phân tán đồng nhất vào nhau và
được ổn định bởi phân tử các chất
phân tán đồng đều vào chất
lỏng thứ hai dưới dạng các
tiểu phân.
Nhũ tương thuốc là những
dạng thuốc lỏng hay mềm có
cấu trúc nhũ tương
diện hoạt trên bề mặt phân cách
hai pha, có tính đẳng hướng về
mặt quang học, ổn định về mặt
nhiệt động học giống một dung
dịch lỏng
2 Kích thước 0,1-100 µm
Nhỏ gần bằng tiểu phân keo 10-
100 nm
Phân tán ánh sáng Ánh sáng truyền thẳng
Sức căng bề mặt giao diện
lớn
Sức căng bề mặt giao diện thấp
3 Thành phần
Pha nội ( pha phân tán)
Pha ngoại ( môi trường phân
tán)
Chất nhũ hoá ( chất gây phân
tán)
- Thường có thêm chất tăng

độ nhớt , chất bảo quản, chất
chống oxi hoá
Ngoài pha nội, pha ngoại, chất
nhũ hoá còn có thêm chất đồng
diện hoạt, có vai trò quan trọng
trong việc hình thành vi nhũ
tương. Một số chất đồng diện hoạt
hay dùng như isopropanol, n-
propanol, alcol benzylic, glyceryl
caprylat, tetraglycol
Vi nhũ tương thường dùng tỉ lệ
chất diện hoạt lớn hơn so với nhũ
tương
Ngoài ra, vi nhũ tương còn có
thêm một số thành phần khác như
chất tăng hấp thu, chất tạo mùi,
chất bảo quản
5
§é æn ®Þnh
- Nhũ tương có độ ổn định
kém, dễ bị phân lớp bởi nhiệt
độ, pH
Vi nhũ tương có nhiệt động học
tương đối ổn định còn nhũ tương thì
kém hơn nhiều. Do đó, vi nhũ tương
có thể để lâu mà không bị phân lớp
còn nhũ tương thường không bền, dễ
bị phân lớp. Tuy nhiên ngày nay có
nhiều loại nhũ tương thường do áp
dụng công nghệ tốt vẫn có thể bền

lâu mà không bị tách lớp.
6 Ứng dụng
Dùng để uống, tiêm, dung
ngoài, đặt, nhỏ mắt…
- Uống, tiêm, dùng ngoài, đặt, nhỏ
mắt
- Là bán thành phẩm chế tạo các
dạng khác: chế tạo các nano kim
loại
III. TÍNH BỀN NHIỆT ĐỘNG (THERMODYNAMIC STABILITY) CỦA HỆ VI NHŨ
TƯƠNG [5]
Tính bền vững của hệ phân tán là khả năng duy trì được trạng thái phân tán không đổi
theo thời gian. Sự bền vững của các hệ phân tán chỉ có tính cách tương đối, nếu hệ tồn tại
trong một thời gian lâu thì gọi là bền, còn trong một thời gian ngắn là không bền.
Tính bền vững của hệ phân tán được chia làm 2 loại: tính bền tập hợp và tính bền động học.
Hai yếu tố này liên quan mật thiết với nhau.
1. Sức căng bề mặt của hệ vi nhũ tương
Để mô tả sự hình thành các hạt vi nhũ tương, ta chia nhỏ môi trường phân tán khảo sát
một môi trường. Khi đó, entropy ( ∆S ) của vi hạt :
∆S = -nk
B
[lnφ + ((1- φ)/φ) ln(1 – φ)]
(1)
Trong đó: n là số vi hạt trong pha phân tán
k
B
hằng số Boltzmann
φ thể tích pha phân tán
Lúc này, năng lượng tự do (∆G) thay đổi theo entropy khi tổng các năng lượng tự do tạo
ra sự tiếp xúc diên tích bề mặt. Hàm nhiệt động cho bề mặt :

∆G = ∆Aγ
12
- T∆S
(2)
Với:
ΔA thay đổi theo diện tích bề mặt phân chia A=4πr
2
của giọt có bán kính r;
γ
12
sức căng bề mặt giữa pha 1 và pha 2 (vd : dầu, nước) ;
T nhiệt độ (
0
K).
Trong đó, ΔA
γ12
tương đối nhỏ và >0, ΔG<0 phản ứng tự xảy ra.
Trong hệ chất hoạt động tự do, dầu trong nước thì γ
o/w
khoảng 5mN m
- 1
và sự gia tăng diện
tích bề mặt rất lớn ΔA từ 10
4
-10
5
với 1000k
B
T nên để phản ứng xảy ra G < 0 thì ΔA
γ12

≤ T ΔS
và sức căng bề mặt xấp xỉ 0,01mN m
-1
.
Một cách hiệu quả để giảm γ
o/w
là thêm chất trợ hoạt động bề mặt (một bề mặt hoặc chuỗi
rượu trung bình), đó là một co-surfactant . Từ đó cho phương trình Gibbs mở rộng, liên quan
đến sức căng của lớp phim bề mặt và hoá thế μ của mỗi thành phần trong hệ,
dγ
o/w
= -Σ
i
(Γ
i
dµ
i
) ~ - Σ
i
(Γ
i
RTdlnC
i
) (3)
Với:
C
i
nồng độ mol của thành phần i trong hệ
Γ
i

sức căng bề mặt cấu tử i (mol/m
2
)
Tương ứng, ta có C
s
và C
co
là nồng độ chất hoạt động bề mặt và chất co-surfactant và chỉ 1
cấu tử hấp phụ Γ
nước
= Γ
dầu
= 0. Phương trình (3) trở thành
dγ
o/w
= -Γ
s
RTdlnC
s
- Γ
∞
RTdlnC
∞
(4)
Lấy tích phân 2 vế
γ
o/w=
γ
0
o/w

-
0
ΓsRTdlnCs -
0

∞
Γ∞RTdlnC∞
Biểu thức cho thấy để giảm γ
o/w
phụ thuộc vào sức căng Γ
s
và Γ
co
của chất hoạt động bề mặt
và co-surfactant. Tuy nhiên 2 phân tử nên được hấp phụ đồng thời để tránh tương tác lẫn nhau
làm giảm hoạt động của mỗi chất tức là hoá chất tự nhiên khác nhau hoàn toàn do đó không
thể xảy ra hiện tượng micelle hoá.
2 Độ cong tự phát
Độ cong tự phát (hay tự nhiên, thích ứng) Co được định nghĩa là đường cong hình thành bởi
một lớp phim bề mặt của hệ cân bằng nước và dầu. Do vậy đường cong này không phụ thuộc
vào lớp phim, nó chỉ phụ thuộc trạng thái năng lượng tự do thấp nhất. Trong cùng một hệ khi
có một pha chiếm ưu thế, độ cong tự phát sẽ bị lệch hướng. Độ cong phụ thuộc vào thành phần
phân chia pha và loại chất hoạt động bề mặt. Về nguyên tắc, tất cả các điểm trên một bề mặt
có hai chính bán kính cong , R1 và R2, như vậy độ cong chính là C1 = 1/R1 và C2 = 1/R2.
Độ cong theo Mean và Gaussian được sử dụng để xác định độ uốn cong của bề mặt.
Độ cong Mean:
C = ½ ( 1 / R
1
+ 1 / R
2

)
(3)
Độ cong Gauss :
κ = 1 / R
1
× 1 / R
2
(4)
C1 và C2 được xã định như sau: các điểm trên bề mặt cong có 2 bán kính cong, Đặt vectơ tiếp
tuyến n đến một điểm p trên 2 bề mặt, độ cong của bề mặt chính là trực giao của 2 vòng tròn
(gốc)
2.1. Độ cứng mặt cong là đại lượng quan trọng
Liên quan đến vùng tiếp giáp mặt cong, K lực cong đàn hồi ( hay độ cứng), cùng với đường
cong tự phát, tượng trưng cho năng lượng cần thiết dể uốn cong 1 đơn vị diện tích bề mặt. nếu
K dương, đó là độ cong tự nhiên
K tương ứng với cong Gauss đặc trưng cho kết cấu lớp phim. K âm là kết cấu dạng cầu, K
dương là hệ bicontinous 3 pha. Năng lượng tự do F bằng tổng năng lượng tiếp giáp Fi, năng
lượng cong Fb, entropy Fent.
Theo đó, cấu trúc của 1 loại giọt được viết Kết hợp (1)(2)(3)(4), vì sức căng bề mặt giao diện
của vi nhũ tương cực thấp nên A γ12, Fb và Fent có thể bỏ qua, đối với giọt dạng hình cầu R1=
R2= R, bán kính lõi Ro lớn hơn bán kính R của giọt. Ta có, năng lượng tự do:
Độ cong tự phát theo các bề mặt khác nhau
Đối với hệ Winsor I và II vi nhũ tương nằm cân bằng pha hoá tan, kích thước hạt là lớn nhất
và bán kính lõi lớn nhất Ravmax . Để năng lượng tự do thấp nhất thì:
Theo De Gennes và Taupin sử dụng kỹ thuật như phép đo elip, X-quang, tán xạ X-
quang SAXS để xác định K và K theo hằng số ξ
K
chiều dài của lớp bề mặt
ξ
K

= a exp (2πK /k
B
T)
K >> k
B
T ξ
K
là vĩ mô, nghĩa là lớp bề mặt bằng phẳng với cấu trúc mỏng hơn
K ~ k
B
T ξ
K
là vi mô, cấu trúc hỗn độn không ổn định
K thường từ 100 k
B
T cho lớp đơn không hòa tan và khoảng 10 k
B
T lớp dầu kép nhưng có thể
giảm dưới k
B
T trong hệ vi nhũ tương.
Ngoài ra, sự ổn định của một vi nhũ tương thường dễ dàng bị xâm nhập bằng cách
pha loãng, nung nóng , hoặc thay đổi pH.
3 Cân bằng ba pha
Xét hệ cân bằng ba pha hệ dầu (O) nước (W) amphiphile (S) và thêm chất trợ hoạt động
như ancol hay electrolyte để ổn định hệ.
Quy tắc pha:
Bậc tự do: c = k – f + 2
Khi T = const
Hình 6: Giản đồ cân bằng pha khi nhiệt độ không đổi và tăng dần áp

súât.
Hình : Giản đồ ba pha ở nhiệt độ và áp suất không đổi.
IV. ỨNG DỤNG NHŨ TƯƠNG TRONG TỔNG HỢP POLYMER:
1. Tổng quan Polyme.
1.1 Polyme là gì?
Polyme là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ rất nhiều nhóm có cấu tạo hoá học giống
nhau lặp đi lặp lại và chúng nối với nhau bằng liên kết đồng hoá trị được gọi là monomer.
Trong đó monomer: là những phân tử hữu cơ đơn giản có chứa liên kết kép (đôi
hoặc ba) hoặc có ít nhất hai nhóm chức hoạt động có khả năng phản ứng với nhau tạo
thành polymer.
Mắc xích cơ sở (repeating unit or monomeric unit) là những nhóm nguyên tử lặp đi
lặp lại trong phân tử polymer.
Polystyrene được tổng hợp từ Styrene
1.2. Phản ứng trùng hợp Polymer thông thường
Phản ứng trùng hợp gốc là phản ứng tạo polymer từ các monomer chứa nối đôi (liên kết
etylen) hoặc các monomer có cấu tạo vòng.
Ví dụ: nCH
2
=CHCl → (-CH
2
-CHCl-)n
vinylclorua polyvinylclorua
nCH2 - CH2 → (-O-CH2-CH2)n
O
etylenoxyt polyetylenoxyt
Các giai đoạn của phản ứng trùng hợp gốc:
a. Giai đoạn khơi mào
Giai đoạn khơi mào là tạo thành các gốc tự do ban đầu cần thiết, làm trung tâm cho các
phản ứng để phát triển mạch phân tử. Tuỳ theo bản chất của từng phương pháp dùng để tạo
gốc tự do ban đầu mà chúng ta phân biệt như sau:


Khơi mào oxy hóa khử:
Các
chất
khửthường dùng: Fe
2+
, Cr
2+
, V
2+
, Ti
2+
, Co
2+
, Cu
2+
Ưu điểm: hạ thấp nhiệt độ
Fe
2+
+ H
2
O
2
→ Fe
3+
+ HO
-
+ HO
*


Khơi mào nhiệt:
Sử dụng nhiệt để tạo gốc tự do. Sự tạo gốc tự do xem như là quá trình mở liên kết đôi tạo
nên 1 lưỡng gốc:
CH
2
=CHX →
o
CH
2
-CHX
o
Lưỡng gốc tạo thành sẽ tương tác với monomer:
o
CH
2
-CHX
o
+ CH
2
=CHX →
o
CH
2
-CHX-CH
2
-CHX
o
Tuy nhiên cơ chế này rất khó xảy ra, bằng phương pháp khơi mào nhiệt khó có thể tổng
hợp được polymer. Bởi vì nếu lưỡng gốc có tạo thành đi chăng nữa thì chúng cũng vòng hoá
ngay tức khắc hoặc xảy ra các phản ứng nội phân tử khác vì vậy rất khó để tạo thành sản phẩm

polymer.