第七章-乳化剂与分散剂正规版资料

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,*,第七章 乳化剂与分散剂,第一页，共49页。,第二节乳化(rhu)作用,一、乳状液,1、定义,将油、水和乳化剂放于一起，在一定温度下，通过强剪切力搅,拌迫使(psh)一相以微滴状分散于另一相中，此时相界面的面积增大，体,系的稳定性降低，形成乳状液，这一过程称之为乳化。,组成：油、水、乳化剂；,分布：以液珠形式存在的一相称为分散相或内相；,连成一片的相称为分散介质或外相；,类型：,水包油型（OW），即内相为油，外相为水；,油包水型（WO），即内相为水，外相为油；,第二页，共49页。,2、乳状液的稳定性,从热力学角度讲，乳化为非自发过程，故乳状液是一种不,稳定体系。为了尽可能降低乳状液的不稳定性，可从两相间界面稳,定上着手来提高乳状液稳定性。,1）降低两相间的表面张力,作为乳状液，体系必然存在较大的界面，因而必定存在一定的,界面能，所以，这种体系总要力图减小界面，降低界面自由能，从,而最终使乳状液发生破乳、分层。因此，选择优异的表面活性剂作,乳化剂是形成乳状液的首要条件，也有利于稳定性的提高。,如涂料印花(yn hu)使用的增稠剂乳化糊A（A帮浆），是煤油和水组成,的，当加入平平加O后，煤油水的界面张力由 40N，降至,1N；乳化体系界面的能量降低，体系稳定性提高。,第三页，共49页。,2）提高(t go)界面电荷,通常情况下，OW 型乳状液中，液珠多半呈电负性；而 WO,中液珠呈正电荷。受各种因素的影响，乳状液的界面都会形成双电,层，如图 7-1 所示。,图 7-1 OW 型乳液界面双电层示意图,第四页，共49页。,扩散双电层的作用及影响：,由于电荷的排斥作用，使之阻止或减弱了液珠的碰撞，从而,减少了液珠分子的聚结，有利于乳液稳定性提高；,当液珠碰撞时，首先接触双电层，而真正的液珠分子间的碰,撞几率大大降低，或者说乳状液的界面膜增厚，乳液稳定性提高；,当在乳状液中加入电解质时，双电层将变薄，会引起乳状液,的稳定性降低；,使用(shyng)离子型表面活性剂作乳化剂时，由于有较强的扩散双电,层存在，会使乳液稳定性得以提高。,第五页，共49页。,3）提高界面(jimin)膜的物理性质,提高表面活性剂的浓度，有利分子的定向排列，界面(jimin)膜强度,提高，乳液稳定性提高；,图 7-2 表面活性剂形成界面(jimin)膜示意图,选择疏水链较长、支化度小、亲水基在一端的表面活性剂，由于其易形成胶束，且界面(jimin)膜的强度高，故适合作乳化剂。,第六页，共49页。,使用混合表面活性剂或添加其它物质，发挥其协同效应，提,高乳液的稳定性；,图 73 油水界面生成的复合膜示意图,关键(gunjin)要素：一为水溶性，另一为含有与水形成氢键的有机物；,第七页，共49页。,4）提高(t go)乳状液分散介质的粘度,根据斯托克斯的沉降速度公式：,由上式可知：外相粘度赿大，液珠的运动速度赿慢，液珠的运动速度进赿间的碰撞机率减小，有利于乳液的稳定。,第八页，共49页。,第三十六页，共49页。,聚氧乙烯甘油醚脂肪酸单（双）酯,从热力学角度讲，乳化为非自发过程，故乳状液是一种不,围较广，但需要的结构数据较多，但可在一般的表面活性剂文献资,的，当加入平平加O后，煤油水的界面张力由 40N，降至,聚氧乙烯脂肪醇醚类,表面活性剂的加入有利于固体(gt)粒子的润湿。,分散(fnsn)力测定,第三十一页，共49页。,钙、镁等二价金属脂肪盐乳化剂，易生成W O 型乳液；,作为乳状液，体系必然存在较大的界面，因而必定存在一定的,1、滤纸润湿(rn sh)法适用于重油与水制备的乳液。,2、乳化(rhu)设备,第二十三页，共49页。,是指在一特定体系中，该表面活性剂的亲水、亲油性质达到适,第二十七页，共49页。,使用固体粉末作乳化剂,只有固体粉末既能被水润湿，又能被油润湿时，会停留在,界面上，才能起到乳化剂的作用。如如炭黑、碳酸钙、石英(shyng)、粘土、,金属的碱式硫酸盐、金属氧化物（以及水合氧化物）以及硫化物等。,图 74 固体粉末的润湿性与乳状液类型示意图,第九页，共49页。,根据Young公式可得：,式中：固油 间的界面(jimin)张力；,固水 间的界面(jimin)张力；,油水 间的界面(jimin)张力；,在水相方向的接触角；,形成乳状液时，润湿固体较多的液体构成外相。,第十页，共49页。,二、乳状液类型的鉴别和影响(yngxing)因素,1、乳状液类型的鉴别,电导法：电导性好的为：OW 型,染色法：将油溶性染料(rnlio)加入乳状液中予以混,鉴别方法合，若整体带色则为 WO 型,稀释法：根据与液体相混溶性来判断；,滤纸润湿法：能快速展开的为 OW 型,第十一页，共49页。,2、影响乳状液类型(lixng)的因素,1）乳化剂的亲水性（HLB值）,易溶于水的乳化剂易生成 OW 型乳状液，反之相反；,2）相体积,当水相体积26%时，只能形成 W O 型 乳液；,当水相体积 74%时，只能形成 OW 型乳液；,当水相体积介于(ji y)二者之间时，二者均有可能形成；,3）乳化剂分子构型,钾、钠等一价金属脂肪盐乳化剂，易生成O W 型乳液；,钙、镁等二价金属脂肪盐乳化剂，易生成W O 型乳液；,4）乳化器材料性质,亲水性强的器壁易得到O W 型乳液；反之相反。,第十二页，共49页。,表 71器壁性质对乳状液类型的影响(yngxing),注：塑料为聚四氟乙烯；,第十三页，共49页。,第三节乳化剂,一、乳化剂类型,表面活性剂型(jxng),高分子型,乳化剂分类,天然产物型,固体粉末型,1、合成表面活性剂类,第十四页，共49页。,1）阴离子型乳化剂,一般制作OW型乳状液，HLB值在818之间，亲水性强。,羧酸(su sun)盐如三乙醇胺的脂肪酸盐、肥皂等,硫酸盐如聚氧乙烯烷基酚醚硫酸盐,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐等,阴离子型磺酸盐如烷基、烷基苯、烷基萘类，,聚氧乙烯烷氧基醚类等,磷酸酯类如烷基、烷基聚氧乙烯醚类，,脂肪酸聚氧乙烯醚类等,亚磷酸酯类如烷基聚氧乙烯醚类单、双酯,第十五页，共49页。,2,）非离子型乳化剂,非离子(lz)乳化剂根据其亲水、亲油性，可作OW型和WO型,乳状液的乳化剂，主要类型有醚型和酯型二类。,聚氧乙烯烷基酚醚类,聚氧乙烯脂肪醇醚类,（1）醚型聚氧乙烯聚氧丙烯烷基酚醚类,脂肪酰胺的环氧乙烷加成物,聚氧乙烯烷基胺醚类,第十六页，共49页。,（2）酯型,脂肪酸环氧乙烷加成物，作WO乳化剂,单酯：,双酯：,山梨糖醇酐脂肪酸类,Span系列(xli)（司派）：山梨糖醇酐脂肪酸酯，WO型；,Tween系列(xli)（吐温）：山梨糖醇酐脂肪酸聚氧乙烯，WO型；,聚氧乙烯甘油醚脂肪酸单（双）酯,第十七页，共49页。,3,）阳离子型乳化剂,C12C22单烷基(wn j)胺类,酰胺类,咪唑啉类,分类,季铵盐类,环氧乙烷双胺类,胺化木质素,第十八页，共49页。,2,、高分子乳化剂,高分子乳化剂虽然无法显著降低溶液的界面张力(zhngl)，但是能在液,珠的界面上形成强度较高的界面膜，而且还能提高液相的粘度，因,此也是性能优良的乳化剂。,1）天然高分子,（1）魔芋胶主要成分魔芋甘露糖，M104 ；,第十九页，共49页。,（2）瓜尔胶,是从种子瓜尔素中提取(tq)得到，为非离子型、带支链的多糖半,乳甘露糖，M2105；,第二十页，共49页。,（3）羧甲基纤维素钠盐,由棉短纤维经碱化，再与氯乙烯、醋酸乙烯等酸醚化后生成，,M5104；主要(zhyo)是提高OW型乳液的水相粘度，乳液稳定性提高。,第二十一页，共49页。,2）合成(hchng)高分子表面活性剂,（1）聚氧乙烯(y x)苯乙烯(y x)基苯基醚,（2）聚氧丙烯聚氧乙烯(y x)嵌段共聚物,第二十二页，共49页。,3、天然(tinrn)产物乳化剂,OW型：,磷酯、皂素、明胶、果胶酸盐、酪系等；,W O型：,羊毛酯、胆甾醇等；,4、固体粉末型,OW 型：如蒙脱土、二氧化硅等,W O 型：如石墨、炭黑等,第二十三页，共49页。,二、乳化剂的选择(xunz),1、HLB方法,1）油水体(shu t)系最佳HLB值的确定,首先选择一对HLB值相差较大的乳化剂，如 Span60(HLB=4.3)和,Tween-80(HLB=15)，利用 HLB 值的加和性，按不同比例配制成一系列,具有不同HLB值的混合乳化剂，,用该系列混合乳化剂将油水体(shu t),系制备成一系列乳状液，测定,各乳液的乳化效率，就可得到,图 7-5 中的曲线。从图中可知：,乳化效率最高时HLB值为10.5，,故该值为最佳。图 75 最佳HLB值确定示意图,第二十四页，共49页。,表 72 乳化(rhu)各种油所需乳化(rhu)剂的 HLB 值,第二十五页，共49页。,2）表面(biomin)活性剂HLB值的分析测定,（1）临界(ln ji)胶束浓度法,表 73 CMC法HLB值计算公式,第二十六页，共49页。,表 74 阴离子表面活性剂的 A、B 值,注意事项：,1）HLB值除与CMC有关外，还与表面活性剂的立体(lt)结构有,关，同类型、同CMC的支链产品和直链产品其值存在差别；,2）表面活性剂中的杂质如未反应的原料、电解质等，对体系的,CMC 影响很大；,3）该法不适合混合表面活性剂；,第二十七页，共49页。,（2）分配系数(xsh)法,通过测定表面活性剂在油、水体系中两相的分配系数(xsh)来计算表,面活性剂的HLB值；但分配系数(xsh)还与表面活性剂的用量有关，因此，,也存在一定的误差。,表75分配系数(xsh)法的HLB值计算公式,第二十八页，共49页。,（,3,）浊点、浊数法,表 76 浊点、浊数、相转变(zhunbin)法的 HLB 值计算公式,第二十九页，共49页。,乳化法,原理：当表面活性剂的HLB值与油相介质所需的HLB值相,同时，生成的乳液最稳定。,色谱法,原理：选用(xunyng)不同的色谱柱，根据其试样的保留时间或出峰,时间等，代入相关的公式来计算表面活性剂的HLB值。,核磁共振法,原理：非离子表面活性剂共振波谱的特性值与表面活性剂,的HLB值有良好的一致性，可代入相关的公式来计算表面活性剂的HLB值。,水合热法,测定乳化体系 焓 的变化来推算其HLB值。,第三十页，共49页。,3,）,HLB,值的计算方法,对于已知结构的表面活性剂以及新结构表面活性剂的分子设计(shj),来说，采用有关公式来计算HLB值十分方便，其精度可达到工业生,产和应用的要求。,结构因子法,该法考虑了不同表面活性剂的结构因素，分别计算表面活性剂,中亲水基和亲油基各构成细节部分对亲水性和亲油性的贡献，部分,克服了简单运用相对分子质量计算带来的较大误差。公式的适用范,围较广，但需要的结构数据较多，但可在一般的表面活性剂文献资,料中查到。其计算公式及数据如 表 77、表 78 所示。,第三十一页，共49页。,表,7,7,结构因子法,HLB,值计算公式,第三十二页，共49页。,分散相：被分散的固体颗粒称为分散相；,将油、水和乳化剂放于一起，在一定温度下，通过强剪切力搅,非离子型分散剂,乳化力测定,2）所制备的溶液称为分散液或悬浮液，并具有一定的稳定性；,4、稀释法若能被水稀释的为 OW 型乳液。,第二十一页，共49页。,同时，生成的乳液最稳定。,慢加入温水，制成 WO 型，继续加水最后转相为 O W 型乳液。,扩散双电层的作用及影响：,连成一片的相称为分散介质或外相；,当平衡的温度，称之为相转变温度，简写为PIT。,溶解性测定,使用(shyng)离子型表面活性剂作乳化剂时，由于有较强的扩散双电,围较广，但需要的结构数据较多，但