一般的に、エマルジョンの 1 つの相は水または水溶液であり、水相と呼ばれます。もう 1 つの相は水と混ざらない有機相であり、油相と呼ばれます。

1、分類

3つの分類方法:

1. 原料別分類：天然物と合成物。

2. 分子量による分類：低分子量乳化剤（c10-c20）と高分子量乳化剤（c千）。

3. 水溶液中でイオン化できるかどうかによって、イオン型（陰イオン、陽イオン、陰イオンと陽イオンの混合）と非イオン型に分けられます。

これは最も一般的に使用される分類方法です。

 

2、乳化剤の機能と原理

乳化剤の主な機能は、乳化される2つの液体の表面張力を低下させることです。そのため、界面活性剤を乳化剤として使用すると、その疎水基の一端が不溶性の液体粒子（油など）の表面に吸着し、親水基は水に向かって伸びます。界面活性剤は液体粒子の表面に方向性を持って配列し、親水性吸着膜（界面膜）を形成します。これにより、液滴間の相互引力が低下し、2相間の表面張力が低下し、相互分散が促進されてエマルジョンが形成されます。

界面活性剤の濃度は、界面マスクの強度に直接影響します。濃度が高いほど、界面に吸着する界面活性剤分子の数が増え、緻密で強固な界面マスクが形成されます。

乳化剤の種類によって乳化効果は異なり、最適な乳化効果を得るために必要な量も異なります。一般的に、境界マスクを形成する乳化剤の分子力が大きいほど、膜強度が高く、ローションの安定性が高くなります。逆に、分子力が小さいほど、膜強度が低く、エマルジョンの安定性が高くなります。

フェイシャルマスクに脂肪族アルコール、脂肪酸、脂肪族アミンなどの極性有機分子が含まれていると、膜の強度が著しく向上します。これは、乳化剤分子が界面吸着層においてアルコール、酸、アミンなどの極性分子と相互作用して複合体を形成し、界面フェイシャルマスクの強度を高めるためです。

2種類以上の界面活性剤からなる乳化剤は混合乳化剤です。分子間の強い相互作用により、界面張力が大幅に低下し、界面に吸着する乳化剤の量が大幅に増加し、形成される界面マスクの密度と強度が向上します。

エマルジョンの形成過程において、界面活性剤の関与により油水間の界面張力は大幅に低下し、安定したエマルジョンとなります。しかし、エマルジョン中の油水界面張力は依然として存在し、CMCや溶解度の制約によりゼロにはなりません。そのため、ローションは熱力学的に不安定な系です。

マイクロエマルジョンの油と水の間の界面張力は非常に低く、測定不可能です。これは熱力学的に安定な系です。これは主に、全く異なる性質を持つ第二の界面活性剤（例えば、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノールなどの中程度のサイズのアルコール、いわゆる共界面活性剤）を添加することで実現されます。共界面活性剤は界面張力をさらに非常に小さなレベルまで低下させ、瞬間的に負の値になることさえあります。これは、多成分系におけるギブスの吸着式によって説明できます。

 

3、エマルジョンの種類

タイプ

一般的なエマルジョンは、一方の相が水または水溶液であり、もう一方の相がグリース、ワックスなどの水に溶けない有機物です。水と油によって形成されるエマルジョンは、次の 3 つのタイプに分けられます。

（a）水中油型（O'W）
(e) 混合乳（W/O/W）
（b）水中油型（W/O）

（1）油水（O/W）エマルジョンは、油が水中に分散したエマルジョンです。油は分散相（内相）、水は連続相（外相）です。このエマルジョンは水で希釈できます。牛乳、豆乳などがこれにあたります。

（2）水/油（W/O）エマルジョン：水が油中に分散したエマルジョン。水/油エマルジョンでは、水が分散相（内相）であり、油が連続相（外相）です。このタイプのエマルジョンは油で希釈することができます。人工バター、原油などがこれに該当します。

（３）水相と油相が交互に層状に分散して形成されるリング状のエマルジョンには、主に、水中油型と油中油型0/W/0（すなわち、油相に分散した油滴が油相に懸濁している水相）と油中水型と水中水型W/0/W（すなわち、油相に分散した水滴が水相に懸濁している）の２つの形態がある。このタイプのエマルジョンはまれであり、通常は原油中に存在している。

 

エマルジョンタイプの確認方法

（１）希釈法

エマルジョンを連続相と同じ液体で希釈します。水溶性エマルジョンは油/水型、油溶性エマルジョンは水/油型です。
例えば、牛乳は水で薄めることができますが、植物油とは混ざりません。牛乳はO/Wエマルジョンであることがわかります。

（２）導電法

水と油の導電率は大きく異なり、油水エマルジョンの導電率は水油エマルジョンの数百倍にもなります。そこで、エマルジョンに2つの電極を挿入し、ループ内にネオンを直列に接続することで、油水ランプを点灯させます。

（３）染色法

試験管に油性または水性染料を2〜3滴加え、どのタイプの染料が連続相を均一に着色できるかによってエマルジョンの種類を判断します。

（4）ろ紙湿潤法

ローションをろ紙の上に落とします。液体が急速に膨張し、中央に小さな滴が残る場合は、水中油型ローションです。ローション滴が膨張しない場合は、水中油型ローションです。

（５）光屈折法

水と油の光に対する屈折率の違いは、エマルジョンの種類を識別する際に利用されます。エマルジョンが水中油型の場合、粒子は集光の役割を果たし、顕微鏡では粒子の左側の輪郭しか見えません。一方、エマルジョンが油中水型の場合、粒子は非点収差の役割を果たし、顕微鏡では粒子の右側の輪郭しか見えません。

エマルジョンの種類に影響を与える主な要因

（１）相体積：

相体積理論は、オストワルドによって幾何学的観点から提唱された。ローションの液滴が全て同じ大きさの剛球であると仮定した場合、液滴が最も密集した状態でも、液滴の相体積率は全体積の74.02%にしか満たないという考え方である。液滴の相体積積分値が74.02%を超えると、ローションは変形したり損傷したりする。

（a）均一な液滴を豊富に含むパイル織エマルジョン
(b) 不均一な液滴の高密度スタッキングエマルジョン
（c）非球形の液滴はスタッキングとエマルジョンを必要とする（不安定）

O/W 型エマルジョンを例にとると、油の相積分数が 74.02% を超える場合、エマルジョンは W/0 型のみを形成できますが、O/i 型が 25.98% 未満の場合は、その割合が 25.98% - 74.02% の場合、O/W 型または W0 型のいずれかを形成できます。

 

乳化剤の分子構造と性質 - ウェッジ理論

くさび理論は、乳化剤の空間構造に基づいてエマルジョンの種類を決定する理論です。くさび理論によれば、乳化剤中の親水基と疎水基の断面積は等しくありません。乳化剤分子はくさび形とみなされ、一方の端が大きく、もう一方の端が小さくなっています。乳化剤の小さい方の端は、くさびのように液滴の表面に挿入され、油水界面に方向性を持って配置されます。親水性の極性端は水相にまで伸び、親油性の炭化水素鎖は油相にまで伸びることで、界面強度が向上します。

 

乳化剤の材質がエマルジョンの種類に与える影響

エマルジョンの構成材料やエマルジョン形成条件などの影響に加え、外部条件もエマルジョンの種類に影響を与えます。例えば、エマルジョン壁の親水性と親油性が強く、エマルジョン壁の親水性が強い場合はO/Wエマルジョンが形成されやすく、エマルジョン壁の親油性が強い場合はW/0エマルジョンが形成されやすいです。これは、液体が壁面に連続相層を維持する必要があり、攪拌時に液滴状に分散しにくいためです。ガラスは親水性、プラスチックは疎水性であるため、前者はO/Wエマルジョンを形成しやすく、後者はW/0エマルジョンを形成しやすいと言えます。

 

二相凝集速度理論

合体速度理論は、エマルジョンを構成する２種類の液滴の合体速度がエマルジョンに及ぼす影響から始まり、エマルジョン、シャーク、キルが一緒になって需要を満たす場合、２種類の液滴の合体速度は２種類の液滴の合体速度に依存すると判断します。

 

温度

温度上昇は親水基の水和度を低下させ、分子の親水性を低下させます。そのため、低温で形成されたO/Wエマルジョンは、加熱によりW/Oエマルジョンに変化する可能性があります。この転移温度は、界面活性剤の親水性と親油性が適切な平衡に達する温度であり、相転移温度PITとして知られています。

しかし、乳化剤の濃度が乳化剤物質の濡れ性の影響を克服するほど高い場合、形成されるエマルジョンの種類は乳化剤自体の性質にのみ依存し、容器壁の親水性や親油性とは関係がありません。