微乳液PPT课件.ppt

乳状液乳状液（微乳状液）（微乳状液）与与泡沫泡沫1乳状液的定义乳状液的定义Becher（1966）：是一个非均相体系，其中至少有一种液体以液珠的形式分散在另一种液体中，液珠直径一般大于0.1m。此种体系皆有一个最低的稳定度，并因有表面活性剂或固体粉末的存在而大大增加。乳状液定义的总结乳状液定义的总结：是多相体系，至少存在两个相；至少有两个液相；这两个液相必须不互溶；至少有一相分散于另一相中；规定了液珠的大小；热力学不稳定体系，通过加入第三组份可增加其稳定性。乳状液的类型乳状液的类型2乳状液的类型乳状液的类型 分散相和分散介质均为液体，但互不相溶分散相和分散介质均为液体，但互不相溶或溶解度极小。或溶解度极小。“油在水中油在水中”，水包油型，水包油型 （O/W）“水在油中水在油中”，油包水型，油包水型 （W/O）类型鉴定方法类型鉴定方法染色法染色法：加入油溶性或水溶性染料，显微观察加入油溶性或水溶性染料，显微观察稀释法稀释法：易被分散介质所稀释易被分散介质所稀释电导法电导法：O/W型比型比W/O型大得多型大得多3乳状液的结构乳状液的结构简单乳状液简单乳状液简单乳状液简单乳状液双重或多重乳状双重或多重乳状双重或多重乳状双重或多重乳状液液液液：相当于简单乳液的分散相（内相）中又包含了尺寸更小的分散质点，通称包胶相包胶相，常用作活性组分的贮器。4乳状液的制备乳状液的制备 混合方式混合方式机械搅拌机械搅拌：以40008000r/min速度，设备简单、操作方便；但分散度低、不均匀，易溶入空气。胶体磨胶体磨：国产设备可制取10m左右的液滴。超声波乳化器超声波乳化器：均化器均化器（homogenizer）：是机械加超声波的复合装置。喷射压力可达60MPa，具有操作简便，分散度高、均匀、空气不易混入等优点。可使液滴的细度达0.5m左右，所制备的乳液可长达2年不分层。5乳状液的制备乳状液的制备 乳化剂加入方式乳化剂加入方式转转相相乳乳化化法法：乳乳化化剂剂溶溶于于油油中中，在在剧剧烈烈搅搅拌拌下下加加水水，先先成成W/O型型乳乳状状液液。再再加加水水转转相相成成O/W乳乳液液。此此法法制制得得的的乳乳液液液液滴滴大小不均，且偏大，若配合胶体磨或均化器，可得均匀稳定液。大小不均，且偏大，若配合胶体磨或均化器，可得均匀稳定液。瞬瞬间间成成皂皂法法：将将脂脂肪肪酸酸溶溶入入油油相相，碱碱在在水水相相，在在界界面面上上可可瞬瞬间间生生成成脂脂肪肪酸酸盐盐。只只需需稍稍微微搅搅拌拌即即可可制制得得液液滴滴小小而而稳稳定定得得乳乳液。只限于用皂作乳化剂的体系。液。只限于用皂作乳化剂的体系。自自然然乳乳化化法法：将将乳乳化化剂剂加加入入油油中中制制成成乳乳油油，直直接接倒倒入入水水中中搅拌就形成搅拌就形成O/W型乳液。农药常用此法。型乳液。农药常用此法。界界面面复复合合物物生生成成法法：将将两两种种乳乳化化剂剂分分别别溶溶入入油油、水水相相，再混合搅拌，使两种乳化剂在界面上形成稳定复合物。再混合搅拌，使两种乳化剂在界面上形成稳定复合物。轮轮流流加加液液法法：将将水水和和油油轮轮流流加加入入乳乳化化剂剂中中，每每次次少少量量加加入入，形成形成O/W型或型或W/O型乳状液。食品工业常用此法。型乳状液。食品工业常用此法。6影响分散度的因素（影响分散度的因素（1）分散方法：分散时间：对同一体系和方法，随分散时间延长液滴变小，但到一定程度后不再改变。t 分散时间液滴大小7影响分散度的因素（影响分散度的因素（2）乳化剂浓度在一定的范围内，增加浓度对分散有利。乳化剂的常用量在1%以下，油、水比例可任意配合。分散相的体积可高达90%以上而仍有良好的稳定性，油相已被分散介质挤成薄膜状。4 3 2 10.2 0.4 0.6油酸钠浓度/molL-1液滴直径/m8乳状液的物理性质乳状液的物理性质外观和性状外观和性状分散相和分散介质的折射率不同，外观不同分散相和分散介质的折射率不同，外观不同外观随内相液珠大小（分散度）而变化外观随内相液珠大小（分散度）而变化液珠大小液珠大小大颗粒小球大颗粒小球 1 m10.1 m0.10.03 m0.05 m和更小和更小乳状液外观乳状液外观两相可区别两相可区别乳白色乳白色蓝白色蓝白色灰色半透明灰色半透明透明透明9乳状液的物理性质乳状液的物理性质光学性质光学性质外观差异外观差异液珠大小不同，发生不同液珠大小不同，发生不同程度的折射、反射和散射程度的折射、反射和散射胶体的光学性质胶体的光学性质10乳状液的物理性质乳状液的物理性质粘度粘度乳状液的粘度与内、外相粘度，内相的体积浓乳状液的粘度与内、外相粘度，内相的体积浓度，液珠的大小及乳化剂的性质均有关系度，液珠的大小及乳化剂的性质均有关系当分散相浓度很小时，乳液粘度主要由分散介当分散相浓度很小时，乳液粘度主要由分散介质的粘度所决定质的粘度所决定Einstein 粘度定律：粘度定律：Sibree经验公式经验公式：分散相的体积分数分散相的体积分数分散相的体积分数分散相的体积分数h h体积因子，体积因子，体积因子，体积因子，对对对对O/WO/W型，型，型，型，h h=1.3=1.3 74.02%和 25.98%而定乳化剂分子结构乳化剂分子结构乳化剂的溶解度乳化剂的溶解度易溶于水：易溶于水：O/W易溶于油：易溶于油：W/O固体的润湿作用固体的润湿作用器壁的性质器壁的性质器壁亲水性强：器壁亲水性强：O/W16固体粉末的润湿性固体粉末的润湿性a：固体粉末大部分处于油相，亲油性较强，形成：固体粉末大部分处于油相，亲油性较强，形成W/O型乳状液型乳状液b：固体粉末的亲油性和亲水性相当，：固体粉末的亲油性和亲水性相当，W/O和和O/W乳状液均可形乳状液均可形成，故得不到稳定乳状液成，故得不到稳定乳状液c：固体粉末大部分处于水相，亲水性较强，形成：固体粉末大部分处于水相，亲水性较强，形成O/W型乳状液型乳状液油油水水17乳状液的类型转化乳状液的类型转化O/W型和型和W/O型乳状液相互转化的型乳状液相互转化的现象，通常称为反相。现象，通常称为反相。外加物质（乳化剂、电解质等）外加物质（乳化剂、电解质等）增加内相物质使其体积超过一定值增加内相物质使其体积超过一定值（74.02%）环境条件（温度等）环境条件（温度等）在反相操作时，要防止乳状液被破坏！在反相操作时，要防止乳状液被破坏！18乳状液的破坏乳状液的破坏消除使乳状液稳定的因素消除使乳状液稳定的因素机械法机械法过滤、高速离心分离、泡沫分离、蒸馏、超声等过滤、高速离心分离、泡沫分离、蒸馏、超声等高电压法高电压法化学法化学法破乳剂：降低膜强度或反相破乳剂：降低膜强度或反相电解质：降低电解质：降低zeta电位电位升温法升温法19微乳状液微乳状液20Schulman 模型模型J.H.Schulman 等（等（1942）发现：）发现：由油酸钾和戊酸可制得苯和水的透明混合物，由油酸钾和戊酸可制得苯和水的透明混合物，由此而提出逆胶束模型由此而提出逆胶束模型1959年，年，Schulman采用了采用了 微乳状液的名称微乳状液的名称水水水水池池池池直直直直径径径径小小小小于于于于100nm100nm的的的的热热热热力力力力学学学学稳稳稳稳定定定定系系系系统统统统；表表表表面面面面活活活活性性性性剂剂剂剂和和和和助助助助剂剂剂剂在在在在水水水水和和和和油油油油中中中中溶溶溶溶解解解解度度度度都都都都很很很很小小小小；界面张力接近于零界面张力接近于零界面张力接近于零界面张力接近于零。21微乳状液用表面活性剂微乳状液用表面活性剂形成微乳状液对表面活性剂和助剂的类型和形成微乳状液对表面活性剂和助剂的类型和用量有严格的要求用量有严格的要求阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂AOT广泛用于微乳状液广泛用于微乳状液的制备，且不需要使用助剂的制备，且不需要使用助剂双双(2乙基己基乙基己基)磺化琥珀酸酯磺化琥珀酸酯 （AOT）222024/3/13 周三23助表面活性剂的作用助表面活性剂的作用降低界面张力可使表活剂在其cmc下仍能降低界面张力，甚至为负值。（热力学稳定的微乳液，通常在s 0.1mO/W,W/O几十 mNm-1通常为球形不透明分层少，不必加辅助剂三组分：表面活性剂、水、油与油不混溶与水不混溶10 100 nmO/W,W/O10-210-6 mNm-1球形透明不分层多，需加辅助剂三组分：非离子表面活性剂、油、水（或盐水）四组分：离子型表面活性剂、油、辅助剂、水（或盐水）1025油分子/S分子75150水分子/S分子1 几十 nmO/W,W/O1 40 mNm-1各种形状透明不分层可多可少，超过CMC即可二组分：表面活性剂、水（或油）三组分：表面活性剂、水、油1025油分子/S分子75150水分子/S分子25微乳状液的分类微乳状液的分类按油水比例分：按油水比例分：O/W、W/O和双连续相和双连续相按按分分相相情情况况分分：单单相相微微乳乳状状液液和和多多相相微微乳状液乳状液多相微乳状液多相微乳状液中相微乳状液的特点：中相微乳状液的特点：同时增溶油和水，可达60%70%存在两个界面且界面张力均很低，约10-2 mN/m大部分表面活性剂存在于中相微乳状液相中 在石油工业中，中相微乳状液的驱油效率最高，可达90%。通过测定相图和界面张力，来研究影响因素。Winsor I Winsor I 型型 下相微乳液与剩余油下相微乳液与剩余油Winsor II Winsor II 型型 中相微乳液与剩余油和水中相微乳液与剩余油和水Winsor III Winsor III 型型 上相微乳液与剩余水上相微乳液与剩余水26水水-表面活性剂表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图助表面活性剂三元系一般相图2个各向同性单相区2各向异性单相区4个三相区8个两相区各向同性单相区各向同性单相区各向异性单相区三相区三相区27微乳状液的制备微乳状液的制备不需要外力，主要靠体系中各组分的匹配。常用方法：HLB法、PIT法、表面活性剂分配法、盐度扫描法等寻找匹配关系。盐度扫描法：当体系确定后，改变体系中的盐度，依次可得到Winsor I、III、II状态。当盐量增加时，表活剂和油受到“盐析”，压缩双电层，使O/W型微乳液的增溶量增加，油滴密度下降而上浮，形成“新相”。也可改变其它组分，来寻找匹配关系。28微乳状液的应用微乳状液的应用石油工业：三次采油（?）能 源：提高辛烷值等生化工程：日用工业：化妆品等29微乳状液的研究现状微乳状液的研究现状理论理论：零乱且不成熟应应用用：着重与技术上的研究，应用受到一定的限制胶体和表面化学国际会议，在微乳液方面应用性的文章远远多于理论研究的文章，而占总会议文章的50%。30微乳状液技术研究的主要方向微乳状液技术研究的主要方向配方：配方：主要是表面活性剂和助表面活性剂的研究利用乳化设备制备表面活性剂含量低的微乳状液利用乳化设备制备表面活性剂含量低的微乳状液常规的设备有超声波、胶体磨和高剪切搅拌器。现在先进的设备有：高压均化器和微射流乳化器利用微乳化技术制备微小乳状液利用微乳化技术制备微小乳状液 （minemulsion，粒径0.5m）将微乳液技术的适用范围扩展将微乳液技术的适用范围扩展如将固态油状、高粘度油状和高分子制成微乳状液31微乳农药微乳农药可湿性粉剂悬浮液乳剂浓缩 O/W乳剂 微乳剂浓缩 O/W乳剂优点：价格低、环境污染少、对植物毒性小，对皮肤刺激低，有利于发挥农药的生理效能。微乳剂优点：热力学稳定，配制方便，粘度低，易稀释，在器壁上粘附少。增溶作用可增强农药的生理效能。新趋势：三苯乙烯基苯酚(TSP)聚氧乙烯醚/硫酸盐（磷酸盐）取代OP系列，可配制浓缩悬浮液和微乳农药。以C8C10 脂肪酸甲酯代替芳烃等有机溶剂制备浓缩的微乳农药。32三次采油三次采油 化学驱油化学驱油微乳状液应用的问题微乳状液应用的问题成本、后处理、“指进”现象山东大学李干佐等人的研究工作山东大学李干佐等人的研究工作主要研究以Tween 系列（Tween 80）的表面活性剂复合驱油体系的配方研究，采用的实验手段主要是以Texas-500转滴界面张力仪测定微乳液体系的最低界面张力（约10-4 Mn/n），并以达到最低界面张力所需的时间（min）为标准来评价复配体系的优劣。如：表活剂用量=0.4%采出量为72.6ml（油）/g（表活剂），成本太高表活剂用量=0.25%采油量只占水驱残余油的37.4%，效果不好表活剂用量=0.4%采出量为127ml/g，驱油效果好胶囊和微胶囊技术胶囊和微胶囊技术胶囊以延迟破胶剂在油田中应用，改善裂缝导流能力，提高油气井产量。33微乳聚合微乳聚合乳液聚合得到的乳胶颗粒在0.10.5m微乳聚合可得到2050nm的热力学稳定的乳胶可用作细胞的微胶囊34微乳法制备纳米材料微乳法制备纳米材料纳米粒子的粒度在1100nm，具有四个方面的效应：体积效应：与传导电子的德布罗意波长相当表面效应量子尺寸效应：电子能级由准连续变成分立能级宏观量子隧道效应：贯穿势能的能力制备方法制备方法两微乳液A、B混合碰撞聚结形成AB沉淀将还原剂加入到可溶金属盐（微乳液）发生还原反应后形成金属沉淀将气体鼓入阳离子可溶盐（微乳液）发生反应后形成氢氧化物或氧化物沉淀35泡沫泡沫36泡沫的类型泡沫的类型泡沫是气体分散在液体中所形成的多相分散泡沫是气体分散在液体中所形成的多相分散系统，无论体积比如何，分散介质总是液体系统，无论体积比如何，分散介质总是液体泡沫分散度较低，一般用肉眼即可分辨，属泡沫分散度较低，一般用肉眼即可分辨，属于粗分散系统于粗分散系统类型类型稀泡沫稀泡沫：气体呈细小球状，均匀分散在较粘稠液体中，气泡表面有较厚的膜。浓泡沫浓泡沫：液体粘度较低时，气泡很快升至液面形成气泡聚集物，为少量液体的液膜隔开的多面体气泡堆积而成。37起泡剂起泡剂表面活性剂类表面活性剂类皂类和合成洗涤剂，能显著降低表面张力蛋白质类蛋白质类明胶、蛋白质等，能形成牢固的保护膜，但pH对此类起泡剂有很大影响固体粉末固体粉末石墨、矿粉等具有憎水性的粉末，吸附于气泡阻止其聚结并增大液膜中液体流动的阻力高分子物质高分子物质聚乙烯醇、甲基纤维素等，在气液界面形成保护膜38泡沫的结构泡沫的结构泡沫的气泡由液膜隔开，受重力作用与气泡泡沫的气泡由液膜隔开，受重力作用与气泡相互挤压使泡沫的液膜中流体逐步流失，变相互挤压使泡沫的液膜中流体逐步流失，变成多面体形状。成多面体形状。气泡内的压力使均等的气泡内的压力使均等的 在表面张力的作用下，在表面张力的作用下，液膜内的液体向液膜内的液体向a点流点流 动，使液膜渐渐变薄，动，使液膜渐渐变薄，最终导致破裂，气泡合最终导致破裂，气泡合 并并39泡沫稳定的因素泡沫稳定的因素降低表面张力降低表面张力形成气泡的保护膜形成气泡的保护膜使液膜表面带电使液膜表面带电增大表面粘度增大表面粘度增加表面膜弹性增加表面膜弹性泡泡沫沫的的吸吸附附膜膜对对抗抗机机械械扰扰动动并并恢恢复复原原状状的的能能力力，称称为为表表面面粘粘弹弹性性，或或Marangoni-Gibbs效效应应，其其与与膜膜的的弹弹性系数性系数E有关：有关：越大，E越大，表面压所产生的恢复力愈强，泡沫稳定性愈大40消泡的方法消泡的方法根据泡沫稳定的原因确定适当的方法根据泡沫稳定的原因确定适当的方法物理消泡法物理消泡法机械搅拌、离心分离等改变温度和压力紫外、红外和 x-射线照射等化学消泡法化学消泡法加入少量的消泡剂（短碳链C5C8），顶替原来的起泡剂，而其不能形成牢固的保护膜41消泡剂消泡剂天然油脂类玉米油、豆油、米糠油、棉子油菜子油等聚醚类聚氧丙基甘油醚、聚氧乙烷丙烷甘油醚等，消泡能力是植物油的813倍磷酸酯类磷酸三丁酯等醇类及硅树脂类卤化物氯化烃、氟化烃、氟氯化烃、四氯化碳等，用于润滑油和机油。42消泡剂的增效方法消泡剂的增效方法加入惰性载体多种消泡剂配合使用消泡剂的乳化增效43泡沫的应用泡沫的应用气泡吸附分离方法气泡吸附分离方法泡沫分离泡沫分离泡沫浮选离子浮选泡沫精馏气泡（非泡沫）吸附分离技术气泡（非泡沫）吸附分离技术气泡精馏溶剂浮选442024/3/13 周三45