精细化学品合成表面活性剂【共30张PPT】.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,精细化学品合成表面活性剂,优选精细化学品合成表面活性剂,三、乳状液的制备方法,乳状液的制备是将一种液体以液珠形式分散到另一种与之不相溶的液体中。因此在制备过程中会产生巨大的相界面，体系界面能大大增加，而这些能量需要外界提供。为了制备稳定性好的乳状液，需要采取适当的乳化方法和乳化设备。,按照不同的加料方式，常用的乳化方法有以下几种：,1.,水中乳化法,2.,油中乳化法（转相乳化法）,3.,混合膜生成法,4,新生皂法,5,两相交替加入法,1.,水中乳化法,(emulsifier in water method),又称湿胶法，将乳化剂直接溶于水中，在激烈搅拌下将油加入。此法可直接生产,O/W,型乳状液。,若继续加油，体系会发生变型，得到,W/O,型乳状液。此法常用于亲水性强的乳化剂，直接制成,O/W,型乳状液比较合适。制得的乳状液颗粒大小不均，稳定性较差。为改善它的性能，常将制得的乳状液用胶体磨或均化器进行处理。,油,初乳,水乳化剂,乳剂,稀释,2.,油中乳化法（,PIT,转相乳化法）,又称干胶法，将乳化剂加入油相，在激烈搅拌下加入水，水以细小的水珠分散在油中，形成,W/O,型乳状液。,继续加水至体系发生变型，油由外相转至内相，得到,O/W,型乳状液。此法得到的乳状液颗粒均匀，稳定性好。,水,初乳,油乳化剂,乳剂,稀释,3.,混合膜生成法,使用混合乳化剂，一个亲水，另一个亲油，将亲水乳化剂溶于水中，亲油乳化剂溶于油中。在剧烈搅拌下，将油水混合，两种乳化剂在界面上形成混合膜。,混合乳化剂如：十二烷基硫酸钠与十二醇，十六烷基硫酸钠与十六醇（或胆甾醇）等，此法制得的乳状液很稳定。,4.,瞬间成皂法（,nascent soap method,）,将油相（如植物油含少量硬脂酸、油酸等有机酸）和水相（含碱如氢氧化钠、氢氧化钙或三乙醇胺）在一定温度混合时（发生皂化反应），两相界面上生成的新生皂类作为乳化剂产生乳化的方法。适用于乳膏剂的制备。,+Ca(OH),2,二价皂,W/O,型乳剂,+KOH,、,NaOH,、三乙醇胺一价皂,O/W,乳剂,5.,两相交替加入法,(alternate addition method),向乳化剂中每次少量交替地加入水或油，边加边搅拌，即可形成乳剂。天然胶类、固体微粒乳化剂等可用本法制备乳剂；乳化剂用量较多时，适合使用本法。,乳化搅拌机,均质器,胶体磨,超声波乳化装置,常用乳化设备,胶体磨示意图,乳化设备和混合方式,加料方式,温度（包括,乳化温度,和,乳化后温度,）,乳化剂用量,乳化时间,搅拌速度,冷却的方式,影响乳化的因素：,四、乳状液的稳定性,乳状液是否稳定，与液滴间的聚结密切相关，而只有界面膜破坏或破裂，液滴才能聚结。,1.,界面张力,乳状液中，一种液体高度分散于另一种与之不相混溶的液体中，这就极大增加了体系的界面，也就是要对体系做功，增加体系的总能量。这部分能量以界面能的形式保存于体系中，这是一种非自发过程。因此，乳状液是一种热力学不稳定体系。,降低表面张力,降低油、水两相表面张力和表面自由能,制备乳剂时不必消耗更大的能量,稳定的乳剂,分散,分散相,乳化剂,分散介质,放置,搅拌,乳剂保持一定的分散状态和稳定性。,2.,界面膜的性质,当表面活性剂浓度较低时，界面膜强度较差，形成的乳状液不稳定。表面活性剂增加到一定浓度，能够形成致密的界面膜，膜的强度增大，液珠聚结时受到的阻力增大，这时的乳状液稳定性较好。表面活性剂分子的结构对膜的致密性也有一定影响，直链型在界面上的排列较支链型紧密，形成的膜强度更大。,3.,界面电荷,大部分稳定的乳状液都带有电荷。以离子型表面活性剂作为乳化剂时，乳状液液滴必然带电。表面活性剂在界面吸附，亲油基在油相，亲水基在水相，与无机反离子形成扩散双电层。由于乳状液液滴带有相同电荷，液滴接近时会相互排斥，从而防止液滴聚结，提高乳状液的稳定性,4.,分散介质的黏度,乳状液分散介质的黏度越大，分散相液滴运动速度越慢，有利于乳状液的稳定,。因此，许多能溶于分散介质中的高分子物质常用来作增稠剂，以提高乳状液的稳定性。同时，高分子物质（如蛋白质）还能形成较坚固的界面膜,增加乳状液的稳定性。,加速老化法,高速离心法,循环冻融法,乳液稳定性的评价方法,3.2.,增溶作用,增溶作用：表面活性剂在水溶液中达到,CMC,值后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可,显著增加，形成透明胶体溶液，这种作用称为增溶(,solubilization),。,第三章 表面活性剂理论,增溶作用的方式,:,1,聚氧乙烯型,SA,亲水基部分的分子链较,长，在水中呈卷曲状态,，,有机物可以被包裹在其中,被增溶物被束缚在胶束外表面的,聚氧乙烯分子链上，被增溶物被聚氧乙烯链缠绕。,如苯，苯酚,(1)空间因素:指胶束提供的容纳增溶物的可用空间大小；,习惯上人们更常用接触角来判断液体对固体的润湿,使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质一样,常用乳化设备,因此，许多能溶于分散介质中的高分子物质常用来作增稠剂，以提高乳状液的稳定性。,此法常用于亲水性强的乳化剂，直接制成O/W型乳状液比较合适。,油中乳化法（PIT转相乳化法）,制备乳剂时不必消耗更大的能量,乳化剂用量较多时，适合使用本法。,表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，这种表面活性剂称为起泡剂（foaming agent）。,为改善它的性能，常将制得的乳状液用胶体磨或均化器进行处理。,天然胶类、固体微粒乳化剂等可用本法制备乳剂；,若继续加油，体系会发生变型，得到W/O型乳状液。,为了制备稳定性好的乳状液，需要采取适当的乳化方法和乳化设备。,(2)能量因素:是增溶物进入胶束引起体系能量变化的影响。,2,离子型表面活性剂,（,a,）被增溶物进入胶束内部，胶束内部可认为是单纯的烃类化合物，根据相似相容原理，简单的一些非极性烃类物质可以溶于其中，如苯，乙苯，正庚烷。,（,b,）对于一些极性,有机物可以在胶束,中与表面活性剂分,子相间并列分布。,（,c,）亲水性被增溶物被吸附于胶束表面,(1),空间因素,:,指胶束提供的容纳增溶物的可用空间大小；,(2),能量因素,:,是增溶物进入胶束引起体系能量变化的影响。表面活性剂结构、增溶物结构、有机添加剂、温度等会对空间和能量产生影响，进而影响增溶能力。,影响增溶能力的因素,3,.4,润湿与分散,湿润过程,润湿是指固体表面的气体或者液体被另一种液体取代的过程，通常润湿是指用水或者水溶液将液体或者固体表面的空气取代，能增强这以取代能力的物质称为润湿剂。,润湿程度通常是以固,-,液界面之间的接触角来衡量,接触角与湿润过程,在气、液、固三相交界点，气-液与气-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用,q,表示。,习惯上人们更常用接触角来判断液体对固体的润湿,90,o,润湿；,90,o,不润湿；,=0,0,或不存在 完全润湿；,=180,o,完全不润湿。,接触角与湿润过程,水中乳化法 2.,可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需要的药剂。,起泡剂分子在气泡表面定向排列以后，当两个气泡接触碰撞时，中间垫着两层起泡剂分子及它们极性基的水化层，因此气泡较难兼并，小气泡容易保存下来，同时小气泡比大气泡更能经受外力的振动，其稳定性更强。,有机物可以被包裹在其中,被增溶物被束缚在胶束外表面的,此法得到的乳状液颗粒均匀，稳定性好。,在气、液、固三相交界点，气-液与气-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用q表示。,天然胶类、固体微粒乳化剂等可用本法制备乳剂；,气体是分散相，流体是分散介质。,乳状液是否稳定，与液滴间的聚结密切相关，而只有界面膜破坏或破裂，液滴才能聚结。,乳状液是否稳定，与液滴间的聚结密切相关，而只有界面膜破坏或破裂，液滴才能聚结。,乳液稳定性的评价方法,润湿程度通常是以固-液界面之间的接触角来衡量,由于乳状液液滴带有相同电荷，液滴接近时会相互排斥，从而防止液滴聚结，提高乳状液的稳定性,表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，这种表面活性剂称为起泡剂（foaming agent）。,第三章 表面活性剂理论,分散作用,分散,是指内相为不溶性微粒分布在外相为液体或半固体中组成的粗分散体系,悬浮液。由分散相、连续相、分散剂组成。,分散剂,是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需要的药剂。,3,.4,润湿与分散,3,.4,润湿与分散,表面活性剂在分散过程中的应用,表面活性剂吸附于固体颗粒的表面，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。,粒子团的分散或者裂碎。表面活性剂可以减小液体在固体的接触角，毛细上升现象促使粒子团分散,使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质一样,天然胶类、固体微粒乳化剂等可用本法制备乳剂；,为改善它的性能，常将制得的乳状液用胶体磨或均化器进行处理。,水中乳化法 2.,（a）被增溶物进入胶束内部，胶束内部可认为是单纯的烃类化合物，根据相似相容原理，简单的一些非极性烃类物质可以溶于其中，如苯，乙苯，正庚烷。,此法可直接生产O/W型乳状液。,聚氧乙烯分子链上，被增溶物被聚氧乙烯链缠绕。,表面活性剂结构、增溶物结构、有机添加剂、温度等会对空间和能量产生影响，进而影响增溶能力。,水中乳化法 2.,混合乳化剂如：十二烷基硫酸钠与十二醇，十六烷基硫酸钠与十六醇（或胆甾醇）等，此法制得的乳状液很稳定。,由于乳状液液滴带有相同电荷，液滴接近时会相互排斥，从而防止液滴聚结，提高乳状液的稳定性,乳液稳定性的评价方法,为了制备稳定性好的乳状液，需要采取适当的乳化方法和乳化设备。,表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，这种表面活性剂称为起泡剂（foaming agent）。,油中乳化法（转相乳化法）,瞬间成皂法（nascent soap method）,3,.5,泡沫与消泡,“泡”就是由液体薄膜包围着气体。即：气体分散在液体中的一种分散体系。气体是分散相，流体是分散介质。,表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，,这种表面活性剂称为起泡剂,（,foaming agent,）。,起泡剂的定义,起泡剂分子在气泡表面定向排列以后，当两个气泡接触碰撞时，中间垫着,两层起泡剂分子及它们极性基的水化层,，因此气泡较难兼并，小气泡容易保存下来，同时小气泡比大气泡更能经受外力的振动，其稳定性更强。,起泡剂的作用原理,表面张力,表面电荷,表面黏度,液体的黏度,影响泡沫稳定性的因素,表面张力的修复作用。液膜具有一定弹性。气泡受到外力作用变形时，泡壁界面也增大，就引起气泡表面层,起泡剂分子浓度降低，而气液界面的表面张力则显著增大,，这种表面张力的增大一方面有利于约束气泡内气体分子向外冲出，另一方面使气泡产生较大的收缩力，克服了使气泡发生破裂的外力。,