第六章乳状液
乳状液的制备和性质
• 聚结
絮凝物的液滴发生合并,原来的小液滴的液膜被
破坏,形成体积较大而界面积较小的液滴的过程,
是一个不可逆过程。絮凝是聚结的前奏,聚结则
是乳状液被破坏的直接原因,它会导致液滴数目
的减少和乳液的完全破坏(油水分离)
• 破乳
乳状液最后变成油水两相分离的过程,中间一般
经过絮凝或聚结过程
破乳过程:
分散相的微小液滴首先絮凝成团, 但这时仍未完
微乳液前景展望
• 微乳系统的理论研究和应用开发取得了显著的成 就,微乳液作为一种热力学稳定的体系,其所具 有的超低界面张力和表面活性剂所具有的乳化、 增溶、分散、起泡、润滑和柔软性等性能使其不 但在化妆品、农药、三次采油等领域有实际的和 潜在的应用价值,而且在其他领域,例如土壤修 复、食品化学、分析、造纸、电子、陶瓷、机械
乳状液转相影响因素 • 相的添加顺序
•பைடு நூலகம்乳化剂的性质
• 相体积比 • 体系的温度 • 电解质和其他的添加物
四、微乳状液
• 微乳状液(microemulsion)是由水、油、 表面活性剂和助表面活性剂自发生成的一 种热力学稳定的、各向同性的、透明(或半 透明)的分散体系,粒径在1~100 nm 之 间。微乳由于除了具有乳剂的一般特性之 外,还具有粒径小、透明、稳定等特殊优 点。
全失去原来各自的独立性 分散相凝聚成更大的液滴, 在重力场作用下自动 分层
常见破乳方法
1) 加入适量破乳剂 2) 加入电解质
3) 用不能生成牢固的保护膜的表面活性物质 代替原来的乳化剂
4) 加热 5) 电场作用
• 乳状液无论是工业上还是日常生活都有广
泛的应用,有时必须设法破坏天然形成的
乳状液,如石油原油和橡胶类植物乳桨的
乳状液(详细分析:乳状液)共7张PPT
• “大头”朝外形成两种类型的乳状
亲水基是“大头液”, O / W
憎水基是“大头”, W/O
如K, Na等碱金属皂类 00-8-1 一价的银肥皂例外.
如Ca, Mg, Zn等两价金属皂
类.
3
形成定向楔的界面
1.乳状液的稳定性
(1)降低界面张力
(2)形成定向楔的界面 (3)形成扩散双电层
若 F-O > F-W , 则形成O/W型乳化剂
一价碱金属皂类易溶于水难溶于油
若F-W > F-O , 则形成W/O型乳化剂
高价金属皂类易溶于油难溶于水 00-8-1
<
→
2 1.乳状液的稳定性
1.乳状液的稳定性
§9 - 9 乳状液
(1)降低界面张力
(2)形成定向楔的界面
乳化剂的亲水端和憎水端的截面积常大小不等. 当它吸附在乳状液内
§9 - 9 乳状液
乳化剂负离子定向吸附在油-水界面上, 带电的一端指向水, 反离 子则呈扩散状分布, 形成扩散双电层, 它一般具有较大的热力学电势 及较厚的双电层, 使乳状液处于较稳定的状态.
(4)界面膜的稳定作用
乳化过程也可以理解为分散相液滴表面的成膜过程, 界面膜的 厚度, 特别是膜的强度和韧性, 对乳状液的稳定性起着举足轻重的 作用.
的界面层时, 常呈现“大头”朝外, “小头”朝里的构型, 如同一个个楔子
密集地钉在圆球上. 这种构型使得分散相液滴的面积最小, 界面吉布斯函
(§数49)界- 最9面乳膜低状的液稳,定而作用且界面膜更牢固.
高价金属皂类易溶于油难溶于水 一种液体分散到另一种互不相溶的液体中, 产生大量新的液-液界面, 表面吉布斯函数增大. 固体颗粒在油-水界面上的三种润湿情况 当粒子易被油润湿时, 粒子大部分处于油中, W / O乳状液, 如炭黑, 石墨粉等. 加入某些能与乳化剂发生化学反应的物质, 消除乳化剂的保护作用. (左) >90 , 颗粒不能被水润湿而更多地进入油中; 如牛奶, 含水石油, 炼油厂的废水, 乳化农药等. (右) < 90 , 颗粒能被水润湿而更多地进入水中. §9 - 9 乳状液 破乳或去乳化作用: 使乳状液破坏的过程. (右) < 90 , 颗粒能被水润湿而更多地进入水中. 此外, 加热, 加入高价电解质, 加强搅拌, 离心分离, 以及电泳法等皆可加速分散相的聚结, 达到破乳的目的.
乳状液(emulsion)
——界面张力差理论 一个界面膜必有两个面,故有两个σ。σ较 大的相易成为分散相。因这样可减少该面的面积,结果是在高σ这 边的液体就成了内相(分散相) ——乳状液制备工艺 例,玻璃类亲水性容器中乳化易形成O/W 型,塑料类亲油性容器中,易形成W/O型 ——相体积理论 量较多者易为分散相。界限:0.7402
(2)乳化炸药的主要组分 )
——无机盐的水溶液 热溶解于水形成 作为分散相,提供氧化剂,一般由硝酸铵加
——碳质燃料 作为分散介质,提供还原剂。粘度合适的石油产品 均可选作碳质燃料。选择原则:既要形成稳定的W/O乳状液,又要 使乳化系统在确定的温度下变得稠厚,不能流动:柴油、重油、机 油、凡士林、复合蜡等。多与乳化剂一起溶解后,再与氧化剂乳化 2012-5-2 13
关于答疑与考试
2012-5-2
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请弹技02级全体同学 请弹技 级全体同学 接受江棂和白晨艳的衷心祝愿
祝大家 身体好,学习好,素质高 今后能为祖国的强盛,为自己美好的前 程努力工作
2012-5-2
2004年6月16日全部结束
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2012-5-2 8
●电破乳 常用于W/O型乳状液的破乳:高压电场中,极 性乳化剂分子转向而降低界面膜的强度。同时,水滴极化后相互吸 引排成一串。当电压升至一定强度(一般在2000V/cm以上)时,小 液滴瞬间聚结成大水滴而破乳 ●表面活性剂破乳 是目前工业上最常用的破乳方法。选择 能强烈吸附于油—水界面上的表面活性剂,如异戊醇,顶走原来的 乳化剂,在油—水界面形成新膜,但新膜的强度比原乳化剂形成的 膜降低很多,因而容易失去稳定性而破乳。这种表面活性剂叫破乳 剂 ——除以上方法外,还有离心法、超声波法等。实际是多种方法 并用。如原油破乳,加热、电场和添加破乳剂三者同时进行
胶体化学之乳状液
导电法
O/W的导电性比W/O的要好。但使用离子型乳化剂 是,即使是W/O型乳状液,或水相体积分数很大的 W/O型乳状液,其导电性也颇为可观。
影响乳状液稳定性的因素:
乳状液特点:
多相系,相界面积大,表面自由能高,热力学不稳定系统。
1、表面张力的影响。
。
三、乳状液的破坏
乳状液的完全破坏叫破乳。
破乳的机理: 1.絮凝:此过程中,连续相在液滴与界面间排泄出来, 分散相的液珠聚集成团,但各液珠皆仍然存在,这 些团常常是可逆的。在液滴与界面之间“接触”面 的周界上的界面最薄。 2.聚结:此过程中,膜发生破裂,各个团合成一个大 滴,导致液滴数目的减少和乳状液的完全破坏。此 过程是不可逆的。
界面膜的强度和紧密程度是决定乳状液稳定性的重要因素: ①使用足量的乳化剂。 ②选择适合分子结构的乳化剂。
3、界面电荷的影响―乳状液稳定的电理论。 4、外相粘度的影响。 5、固体乳化剂对乳化液的稳定作用。
选择乳化剂的一般原则:
①具有良好的表面活性,可以降低表面张力,在形 成的乳化液外相中,有良好的溶解能力。 ②在油―水界面上,能够形成稳定的、紧密排列的界 面膜。 ③能够适当增大外相的粘度,减小液滴的聚结速度。 ④水溶性乳化剂和油溶性乳化剂混合使用,具有较 好的乳化效果。 ⑤应该满足乳化体系的特殊要求。 ⑥应该用最小的浓度和最低的成本达到乳化效果, 并且乳化工艺简单。
乳状液的应用:
乳状液在工农业生产、日常生活以及生理现象中 有着广泛应用。
1. 控制反应 许多化学反应是放热的,这会使温度急剧 升高,促进副反应的发生。如果将反应物制作成乳状液, 不仅可以利用其界面大、接触充分的特点提高反应效率, 而且大界面有利于散热,从而可以提高产率。 2. 农药乳剂 将杀虫药等制作成乳状液,可以使之均匀 地铺展在植物上,用量少且效率高。如顺式氯氰菊酯微 乳液就在农药上有了较好的运用。 3. 纺织工业 天然纤维与人造短纤维在纺前要用油剂处 理从而增强纤维的机械强度、减少摩擦和增加抗静电性 能等。 4. 乳化食品 乳化食品在生活中是非常常见的。我们日 常喝的牛奶、豆浆等都是天然的乳化食品,人造的有人 造奶油等等。 5. 制革工业 在皮革的加工上,我们常常要“上油”。 这里的“油”,便是乳状液。将它涂在表面上,可以提 高皮革的牢固度、柔软性和拉伸性能。
乳状液
1. 乳状液的定义及类型
由两种(或两种以上) ●定义 由两种(或两种以上)不互溶或部分互溶的液体形成的 分散系统,称乳状液。示例:牛奶、含水石油、乳化农药、 分散系统,称乳状液。示例:牛奶、含水石油、乳化农药、化妆 食品(如蛋黄酱)、 )、乳化炸药等皆属此类 品、食品(如蛋黄酱)、乳化炸药等皆属此类 乳状液中一相为水, 表示。 ●类型 乳状液中一相为水,用“W”表示。另一相为有机物, 表示 另一相为有机物, 如苯、苯胺、煤油,皆称为“ 表示。 如苯、苯胺、煤油,皆称为“油”,用“O”表示。油作为不连续 表示 相分散在水中, 水包油型, 表示; 相分散在水中,称水包油型,用O/W表示;水作为不连续相分 / 表示 散在油中, 油包水型, 表示。 散在油中,称油包水型,用W/O表示。多重型,例,W/O/W / 表示 多重型,
(3)破乳技术 )
——引入 工业生产中常遇到破乳问题, 如采出的原油是 / O 引入 工业生产中常遇到破乳问题,如采出的原油是W/ 型乳状液,必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。 型乳状液,必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。常用的破乳方法有
2012-4-23 10
在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用, ●添加无机盐 在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用, 对不同的乳化剂, 对不同的乳化剂,作用机理有所不同 ●温度变化 ——升温 可增加乳化剂的溶解度,降低在界面的吸附量,削 升温 可增加乳化剂的溶解度,降低在界面的吸附量, 弱保护膜;升温还可降低外相粘度,增加液滴碰撞机会, 弱保护膜;升温还可降低外相粘度,增加液滴碰撞机会,利于破乳 ——冷冻 也能破乳。非离子型乳化剂的乳状液在相转变温度 冷冻 也能破乳。 时处于不稳定状态, 时处于不稳定状态,不充分搅拌就会破乳 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸, ●添加酸 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸,皂变为脂 肪酸析出, 肪酸析出,失去乳化作用而破乳 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液, ●过滤 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液,液滴润湿过 滤材料聚集成薄膜,导致乳状液破坏。 滤材料聚集成薄膜,导致乳状液破坏。例,W/O型乳状液通过填 / 型乳状液通过填 充碳酸钙的过滤层, / 型乳状液通过塑料网 型乳状液通过塑料网, 充碳酸钙的过滤层,O/W型乳状液通过塑料网,都可能会引起破 乳
第六章乳状液
二、乳状液的类型 油包水型乳状液(W/O):内相是水,外相 为油的乳状液称之为油包水型乳状液。 水包油型乳状液(O/W):内相呈油,外相 是水的乳状液称之为水包油型乳状液。 乳状液一般外观呈乳白色,似牛奶状,因此 得名为乳状液。
三、乳状液的制备及形成机理 1 、乳状液的制备 (1)分散介质投入到分散相中 (2)分散相投入到大量分散介质中 (3)机械乳化法 用人工或机械搅拌或用胶体磨使分散质 分散到分散介质中形成乳状液。这种方法 最常见。例如:钻井液体系配制,乳液消 泡剂配制等。
3 、电导法 用电导率仪测定乳状液的电导率,电导率高 者为O/W型,电导率低者为W/O型。 4 、荧光法 发光者为W/O型,否则为O/W型。 5、 滤纸湿润法 此方法对用重油制成的乳状液的鉴别十分有 效。将一滴乳状液放在滤纸上,若液滴快 速向外铺开,在中心留下一小滴油,则为 O/W型,若铺展展不开则为W/O型。
2、 HLB值法和其它方法相结合 (1)考虑乳化剂的离子类型 如被乳化物与乳化剂带同种电荷,乳化剂就 不易吸附 在被乳化物上。 (2)用疏水基和被乳化物结构相似的乳化剂 例如:乳化石蜡时,选择乳化剂时,亲油 基一端碳链较长,且为直链,乳化效果会 更好些。即直链烷基磺酸盐或直链烷基硫 酸盐较支链的好
(4)乳状液分散介质的黏度 )
根据Stocks公式,液滴的运动速度v 根据Stocks公式,液滴的运动速度v可表示为 Stocks公式
2r ( ρ1 − ρ 2 ) v= 9η
2
可见分散介质黏度越大,液滴布朗运动的速度越慢, 可见分散介质黏度越大,液滴布朗运动的速度越慢,减 少了液滴之间相互碰撞的概率,有利于乳状液的稳定。 少了液滴之间相互碰撞的概率,有利于乳状液的稳定。
选择两种乳化剂:主乳化剂为失水山梨醇棕 榈酸脂聚氧乙烯醚tw-80,HLB=15.6; 辅乳化剂失水山梨醇硬脂酸酯sp-65, HLB=2.1。 设辅乳化剂用量为1份,主乳化剂用量为x份 混合乳化剂值=
乳化理论_精品文档
HLB 的加和性例题
混合乳化剂中存在甲、乙、丙三种组分,其 HLB 分别是8、14、16,其用量为 3.0、0.5、 0.5 ,求混合物的 HLB 值。 解:
3.0
8
0.5
14
0.5
16 9.75
3.0 0.5 0.5 3.0 0.5 0.5
3.0 0.5 0.5
例题:配方中HLB 的计算和选择
稳定性
室温
50℃
○
×
○
×
○
×
○
×
○
×
○
×
○
×
○
○
○
×
冻、熔点 × ○ ○ ○ ○ ○ × ○ ○
乳化剂在化妆品中的用量
乳化剂质量 油相质量 乳化剂质量
10%~20%
高纯度化乳化剂 非烃乳化剂 囊体乳化剂 液晶乳化剂 天然系乳化剂 其他
乳状液的基本性质
外观和液珠的大小? 粘度? 稳定性?
化妆品工艺学理论部分
第一节 乳化理论
乳状液基本类型 乳化剂 乳状液性质 乳状液制备
乳状液定义及分类
1. 乳状液
乳状液是一个非均相体系,其中至少有一种 液体以液滴的形式分散在另一种液体中。分 散的液珠直径一般大于 0.1μm。这种体系都 有一个最低稳定度,这个稳定度可因有表面 活性剂或固体粉末的存在而大大增加。
容器性质对乳状液类型的影响
水相
油相
煤油
变压器油
液体石蜡
容器 玻璃 塑料 玻璃 塑料 玻璃 塑料
蒸馏水
O/W W/O O/W W/O O/W W/O
油酸钠溶液(0.1mol·L-1) O/W 两种 O/W W/O —
—
磺酸钠溶液(0.1%)
乳状液的制备和性质
实验二乳状液的制备和性质一、目的要求1.了解乳状液的基本原理2.掌握制备乳状液及鉴别其性质的方法二、实验原理乳状液是两种互不溶的液体组成的分散体系.其中一种液体以小液滴分散在另一种液体中.前一种液体称为分散相,最后一种液体称为分散介质。
一般情况下,一种液体是水,另一种液体是不溶于水的有机溶剂,如苯、四氯化碳、原油、油等,总称为“油”。
假如油分散在水中,既油为分散相,水为分散介质,这种乳状液称为“水包油”型,以符号O/W表示之;反之,若水为分散相,油为分散介质,则称为油包水型,以W/O表示之。
分散相的液滴,一般在1~50微米之间,借助普通显微镜,就可以观察到。
将两种互不溶的液体放在一起,用力振荡,即可得乳状液。
但是这种乳状液极不稳定,很快就会分层。
要得到稳定的乳状液,必须加入第三种物质—乳化剂。
表面活性剂是最常用的乳化剂,它具有极性基团和非极性基团,当它吸附在油水界面时,就能降低界面张力,而且形成一定强度的保护膜,从而使乳状液稳定。
据研究分析乳状液的形成分为两步。
首先是在激烈振荡或搅拌下,油相和水相互相混合,各相逐渐成为细小的液滴,分散到另一相中,然后其中的一相,再合并为分散介质,而形成了乳状液。
因此在制备乳状液时,要注意掌握振荡和搅拌的时间。
长时间的连续振荡和搅拌,并不能达到预期的效果,最好采用间歇振荡的方法,比较有效。
判断乳状液的类型,一般采用下列方法:1.稀释法:将水加入乳状液中,若水与分散介质互溶,则乳状液是O/W型;若水域分散介质不互溶,出现分层现象,则乳状液是W/O型。
2.染色法以油溶性染料苏丹III加到乳状液中去,如分散相呈现红色,则是O/W型,如果分散介质呈红色,则为W/O型。
如果用水溶性染料如次甲基蓝试验亦可,不过结果与上相反。
3.电导法水与水溶液的电导,应大大地大于油溶性溶剂的电导,因此O/W型乳状液的电导,应大于W/O型乳状液的电导。
所以根据电导的大小,可以确定乳状液的类型。
乳状液20111028
油 油
水 水 水 水 油 油
油内相(不连续相) 水外相(连续相) (a)水包油型(O/W) 图10-16
水内相(不连续相) 油外相(连续相) (b) 油包水型(W / O)
乳状液类型示意图
乳状液必须有乳化剂存在才能稳定。
常作乳化剂的是: (i)表面活性剂; (ii)一些天然物质;阿拉伯胶等 (iii)粉末状固体。CaCO3,BaSO4等 乳化剂之所以能使乳状液稳定,主要是由于 (i)在分散相(内相)周围形成坚固的保护膜; (ii)降低界面张力; (iii)形成双电层。 3.乳状液的转型与破坏 W/O和O/W两种类型的乳状液,在一定外界条件下可相互 转化变型。 在生产中有时需把形成的乳状液破坏,即使其内外相分离 (分层),这叫破乳。
五、微乳状液相图
相图是用相律来讨论平衡体系中相组 成随温度、压力、浓度的改变而发生 变化的关系图。
相图很直观,对理解微乳状液的形成 和各种缔合肢体间的关系,是一个非 常有用的工具。
六、微乳状液的性质
(1)光学性质 多数乳光 (2)颗粒大小及均匀性 越小越均匀 (3)导电性质 与外相有关 (4)稳定性 稳定 (5)超低界面张力 (6)碳链数的相关性 碳原子数目的匹配
8.凝胶有哪些基本性质? 9.超强吸水剂的结构,组成和吸水性能有何 关系? 10.固体吸附剂吸附的基本规律是什么?同系物 吸附的Traube规则是什么? 11.固体对表面活性剂吸附有哪些类型和特点? 12.什么是表面活性剂的洗涤作用? 13.污垢有几种类型?有那几种粘附力? 14.液体和固体的污垢驱除的机理分别是什么? 影响表面活性剂洗涤作用的因素有哪些? 15.烷基糖苷(APG)有何优点? 16.助洗剂有哪些主要成分?举例说明。
(2) 内相化学反应机理
药剂学-液体制剂第六章- 乳剂
2. 天然乳化剂
天然乳化剂亲水性强,在水中粘度大,对乳化液有较强的 稳定作用,宜新鲜配制使用或加入防腐剂。 (1)阿拉伯胶(acacia gum) : 为阿拉伯酸的钙、镁、钾等盐的混合物,适用于乳化植物油、 挥发油形成O/W型乳剂,作为内服乳剂的乳化剂,常用浓度为 5%~15%。 在pH4~10范围内乳液较稳定,单用时易分层,常与西黄蓍胶、 果胶、琼脂等合用。该胶含有氧化酶,易使其酸败,故用前 应在80℃加热30min以破坏之。
具有较强的乳化能力,并能在乳滴周围形成牢固的乳化膜; 有一定的生理适应能力:无毒,无刺激性,可以口服、外用或注射给药; 受各种因素的影响小:酸、碱、辅助乳化剂等; 稳定性好。
上述条件可作为选择或评价乳化剂的标准。
(二)乳化剂的种类
1. 表面活性剂类乳化剂
2. 天然高分子乳化剂
⑤复乳可作为药物超剂量或误服引起中毒的解毒系统。
根据乳滴大小分类
普通乳(emulsion):1~100m,乳白色不透明液体。 亚纳米乳(subnanoemulsion):又称亚微乳,0.1~1.0m,常 作为胃肠外给药的载体,静脉注射乳剂应为亚微乳,如环孢 菌素静脉注射脂肪乳。 纳米乳(nanoemulsion):又称微乳,10~100nm。
①单分子乳化膜
表面活性剂类乳化剂被吸附于乳滴表面,有规律地 定向排列,形成单分子乳化膜,明显降低了表面张 力,防止液滴合并,增加了乳剂的稳定性。 离子型表面活性剂作乳化剂所形成的单分子乳化膜 是离子化的,由于同种电荷相互排斥使乳剂更加稳 定。 非离子型表面活性剂作乳化剂所形成的单分子乳化 膜,由于从溶液中吸附离子,也可以带电使乳剂更 加稳定。
复乳的特点
胶体与表面化学
英国:1829年Brown发现了Brown运动
四、胶体化学的发展史
❖ 1861年,英国科学家Graham系统研究。
1861年 溶 液
半透 膜
水 Thomas Graham 实验
I:一些物质,如氯化钠等无 机盐,可以透过半透膜,溶 液蒸干后,溶质以晶体形式 析出。 晶体
II:如氢氧化铁、蛋白质等, 其溶液不能透过半透膜,蒸 干后,以粘稠形式出现。
胶体
Thomas Graham 实验
实验现象
1)糖、无机盐、尿素等溶液,扩散快,易从羊皮纸渗 析出来; 2)明胶、氢氧化铝、硅酸等,扩散慢,不能或难以渗 析出来。
Thomas Graham 实验
若将待测溶液蒸去水分后:
• 前者 (扩散快者):易于成晶体析出; • 后者 (扩散慢者):大多成无定型的胶状物;Graham首先 提出这种胶状物为 “胶体”,其溶液叫作 “溶胶” 。
光学性能 流变学性能 纳米材料 润湿、摩擦、粘附 吸附现象 界面电动现象 界面层结构
溶液中的有序分子组合 体、生物膜与仿生膜、 有机无机混合膜、有序 组合体中的理论化学反 应
体系
理论
气溶胶、憎液溶胶、亲液溶胶、 成核理论,DLVO 与 HVO
粗分散体系(悬浮液)、智能流 稳定理论、高分子溶液
体,电磁流变学、单分散溶胶、 理论、胶束理论、光散
六、胶体与表面化学的发展
❖ 1、自然科学带动胶体与表面化学的提高:
☆现代物理化学理论,解决胶体化学中的基本理论问题; ☆现代精密仪器和方法解决胶体化学许多悬而未决的问题; ☆胶体知识应用广泛,丰富了科学内容,促进了对知识的探索。
❖ 2、工农业飞跃发展对胶体表面化学提出新要求:
❖ 5、油水井的正常维护
乳状液的制备
开题报告一课题概述1.1 乳状液的概念乳状液是一种或几种液体以液滴(微粒或液晶)形式分散在另一种与之互不相溶的液体中构成具有相当稳定度的多相分散体系。
由于它们外观往往呈乳状,故称为乳状液或乳化液。
形成的新体系内由于两液相的界面积增大,界面能增加,属热力学不稳定体系,但如果加入可降低体系界面能的第三种组分―乳化剂,则可使分散体系稳定性大大提高。
乳状液中以液滴形式被分散的一相称为分散相(或是内相,不连续相),连成一片的另一相称为分散介质(或是外相,连续相),即一般乳状液是由分散相、分散介质和乳化剂三部分组成[1]。
乳状液的分散相直径一般为0.1~10μm。
从乳状液的液珠直径范围来看,它部分属于粗分散体系。
常见乳状液通常为,一相是水或是水溶液,另一相是与水不相混溶的有机液体,如油脂、蜡等。
两种互不相溶的有机液体组成的油包油型乳状液也存在,但实际应用很少。
1.2 乳状液的应用乳状液在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
牛奶、奶油、冰淇淋等食品,雪花膏、洗面奶等化妆品,乳胶漆、敌敌畏乳油、金属切削液及乳状炸药等均为乳状液,乳状液随处可见。
下面就以其在工业生产中某些方面的应用及优点为例作简要介绍[1-2]。
1.2.1乳状液在医药行业中的应用口服药、注射药、外用药多被制成乳状液。
乳状液形式的口服药,如把蓖麻油分散乳化成O/W 型乳状液,可以起到掩蔽油的难闻气味和稀释油难咽味道的作用。
而油溶性的维生素ADEK鱼肝油以及有极苦和难闻味道的胆固醇类激素在制备成乳状液形式后都更易于服用和利于肠壁对药物的吸收。
被乳化的脂肪等营养成分,也可以作为“液体食品”供给那些不能够消化和吸收固体食物的病人。
对于注射药,比如抗癌药注射乳剂,一种W/O 型乳剂,可以起到延长血药浓度作用。
当进行局部注射后,药物能明显积聚在注射部位,使药效充分发挥;而使用水剂注剂,由于药剂吸收过快致使药效发挥不充分[1]。
外用药制备成乳状液,对皮肤渗透力强,有利于皮肤对药物的吸收。
乳状液
它由油、水两相在粉末表面互相接触时接触角θW和θO的大小决定。0°<θW<90°时,则粉末大部分在水相, 是O/W型乳化剂。0°<θO<90°时,则粉末大部分在油相,是W/O型乳化剂。θW(或θO)=0°时,则固体粉末完 全浸入水相(或油相),无乳化剂的作用。
相体积分数的影响 一般指的是油、水两相在乳状液中所占体积百分数。若液滴是大小相同的圆球,从立体 几何可以算出,圆球以最紧密的方式堆积时,圆球占总体积的74.02%。奥斯特瓦尔德认为,如果乳状液内相的体 积分数m超过74.02%,则导致乳状液的变型或破坏。乳状液的类型与相体积分数有关,内相体积分数增加,有可 能引起乳状液类型的变化,但其变型的位置与乳化剂的亲水、亲油能力有关,m一定在74.02%处。因为乳状液的 颗粒大小不均匀,如果乳化时采用内相往外相中加入的方式,则可制备内相体积分数大于99%的乳状液。
的不稳定性
乳状液的不稳定性有几种可能的表现形式:分层或沉降((ireaming or se(limentation)、絮凝(fl()(('uialion)、聚结(c:oale.scence)、破乳(demulsifiCation ol'l,reakdown)、变型或相转变 ( invrrsiorl(’r phase inversion)和熟化(ostwald ripening)。这些过程代表着乳状液不稳定性不同的表 现形式或阶段,某些情况下,这些过程可能是相互关连的。乳状液在完全破乳以前可能经历絮凝、聚结和分层。 如牛奶、奶油的上浮,或未经过均质化的牛奶会分为两层,在一层中分散相比原来的多,在另一层中分散相则较 少变型则是乳状液由O/W(W/O)型变成W/O( O/W)型,破乳聚沉过程可分为两步:第一步,絮凝过程中分散相的液 珠可逆地聚集成团;第二、步,聚结过程中聚集团不可逆地合成一个大滴。破乳聚沉与分层或变型可以同时发生。 下面介绍两种:
乳状液
三、影响分散度的因素 1.分散方法 2.分散时间 均化器法较好 最佳时间要由实验确定
3.乳化剂浓度 最佳浓度要由实验确定
4.振荡方式 间歇比连续振荡效果好
四、乳状液的物理性质 1.液滴的大小和外观 有一定的粗略的联系。
• 2.光学性质 反射现象显著,也有部分散射 • 3.粘度 外向的粘度起主导作用(内向浓度不大 时) 水包油型,Ф增加,η/η0 增加 • 4.电导 导电性能决定于外相。鉴定依据
4 加热法
升温(2)可以 降低外相的粘度。
5.机械法
机械法破乳包括离心分离、泡沫分离、 蒸馏和过滤等。
能使原油破乳的物质具有以下特点:
(1)能将原来的乳化剂从液滴界面上顶替出 来,而自身又不能形成牢固的保护膜; (2)能使原来作为乳化剂的固体粉末(如沥青 质粒子或微晶石蜡)完全被原油或原油中的 水润湿,使固体粉末脱离界面进入润湿它的 那一相,从而破坏了保护层; (3)破乳的物质是一种O/W型乳化剂, 目前常用的是聚醚型表面活数剂——聚 氧乙烯—聚氧丙烯的嵌段共聚物,
水 水 水 水 油 油
油内相(不连续相) 水外相(连续相) (a)水包油型(O/W) 图10-16
水内相(不连续相) 油外相(连续相) (b) 油包水型(W / O)
乳状液类型示意图
乳状液必须有乳化剂存在才能稳定。
常作乳化剂的是: (i)表面活性剂; (ii)一些天然物质;阿拉伯胶等 (iii)粉末状固体。CaCO3,BaSO4等 乳化剂之所以能使乳状液稳定,主要是由于 (i)在分散相(内相)周围形成坚固的保护膜; (ii)降低界面张力; (iii)形成双电层。 3.乳状液的转型与破坏 W/O和O/W两种类型的乳状液,在一定外界条件下可相互 转化变型。 在生产中有时需把形成的乳状液破坏,即使其内外相分离 (分层),这叫破乳。
乳状液的制备、鉴别和破坏
中国石油大学(课程名称)实验报告实验日期:2011-HM5 成绩:_ 班级:石工10・2 学号:10021060姓名:范兆飞教师王增宝同组者:宼宝胜石先亚乳状液的制备、鉴别和破坏一.实验目的1.制备不同类型的乳状液:2.了解乳状液的一些制备方法;3.熟悉乳状液的一些破坏方法。
-•实验原理乳状液是指一种液体分散在另一种与它不相溶的液体中所形成的分散体系。
乳状液有两种类型,即水包油型(0/W)和汕包水型佈/0) o只有两种不相溶的液体是不能形成稳立乳状液的,要形成稳左的乳状液,必须有乳化剂存在,一般的乳化剂大多为表面表而活性剂。
表面表而活性剂主要通过降低表面能、在液珠表而形成保护膜、或使液珠带电来稳立乳状液。
乳化剂也分为两类,即水包油型乳化剂和油包水型乳化剂。
通常,一价金属的脂肪酸皂类(例如油酸钠)由于亲水性大于亲油性,所以,为水包油型乳化剂,而两价或三价脂肪酸皂类(例如油酸镁)由于亲汕性大于亲水性,所以是油包水型乳化剂。
两种类型的乳状液可用以下三种方法鉴别:1.稀释法:加一滴乳状液于水中,如果立即散开,即说明乳状液的分散介质为水,故乳状液属水包汕型:如不立即散开,即为油包水型。
2.电导法:水相中一般都含有离子,故其导电能力比油相大得多。
当水为分散介质(即连续相)时乳状液的导电能力大;反之,油为连续相,水为分散相,水滴不连续,乳状液导电能力小。
将两个电极插入乳状液,接通宜流电源,并串联电流表。
则电流表显著偏转,为水包油型乳状液;若指针几乎不动,为油包水型乳状液。
3.染色法:选择一种仅溶于油但不溶于水或仅溶于水不溶于汕的染料(如苏丹【II为仅溶于汕但不溶于水的红色染料)加入乳状液。
若染料溶于分散相,则在乳状液中出现一个个染色的小液滴。
若染料溶于连续相,则乳状液内呈现均匀的染料颜色。
因此,根据染料的分散情况可以判断乳状液的类型。
在工业上常需破坏一些乳状液,常用的破乳方法有:1.加破乳剂法:破乳剂往往是反型乳化剂。
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二、影响分散度的因素
1、分散方法
分散方法
螺旋桨 胶体磨 均化器
1%乳化剂 不乳化 6~9 1~3
液滴大小/μm
5%乳化剂 10%乳化剂
3~8
2~5
4~7
3~5
1~3
1~3
2、分散时间
液 滴 大 小
分散时间
7
3、乳化剂浓度
液
滴
液滴大小与乳化剂浓度的关系
直
/μ径 m
4、震荡频率
油酸钠浓度/mol/L
③自然乳化法 将乳化剂加入油中形成乳油溶液,使用时,将乳油
直接加入水中并搅拌,形成 O/W型乳液。 5
④界面复合物生成法 在油相加入一种乳化剂,在水相加入另一种乳化剂,
当两相混合并剧烈搅拌时,两种乳化剂在界面上形成稳 定的复合物。
⑤轮流加液法 将水和油轮流加入乳化剂中,每次少量,形成 O/W
或W/O型乳液。
第六章 乳状液
·乳液的制备和性质 ·乳液类型的鉴别 ·影响乳液稳定性的因素 ·乳化剂的分类和选择 ·乳液的破坏 ·微乳液 ·多重乳液和液膜分离
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第一节 概述
一、乳液定义
一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与 其不相混溶的液体中构成的多相分散体系。
分散相粒子直径在 0.1~10μm之间。 乳化:指油水混合生成乳液的过程。 破乳:将乳液破坏,使油水分离。
加入油溶性的 染料红色苏丹 Ⅲ,说明油是 不连续相。
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二、决定和影响乳液类型的因素
1、相体积 由立体几何知识,对水 -油体系,相体积
分数在 0.26~0.74 之间, W/O 、O/W型乳液 都可形成。< 0.26、>0.74只能得到一种乳 液。
2、几何因素 乳化剂在油水界面吸附并形成紧密排列
时,若其亲水基和疏水基体积相差很大,大 的一端亲和的液相将构成乳液的外相,形成 相应乳液。
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3、液滴聚结速度 与乳化剂亲水基或亲油基占优势一侧亲和的
液相将构成乳液的外相,形成相应乳液。 HLB值 小的乳化剂,亲油性强,形成 W/O型乳液。
4、乳化剂的溶解度 乳化剂溶解度大的一相构成乳液的外相,形成
相应乳液。
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第四节 影响乳液稳定性的因素
一、乳液是热力学不稳定体系 加入表面活性剂,降低油 -水界面张力,使稳定性
4、液滴大小及其分布
液滴尺寸范围越窄越稳定,当粒子平均直径相 同时,单分散的乳液比多分散的乳液稳定。
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5、粉末乳化剂的稳定作用
许多固体粉末是良好的乳化剂,只有当它 们处于O-W界面时才能起乳化剂的作用。
如果粉末被水润湿,就进入水相,完全被 油润湿,就进入油相,都不能起乳化剂的作用。 只有当粉末既能被水又能被油润湿,才能停留 在O-W界面上,起乳化剂的作用。
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第五节 乳化剂的选择与分类
一、乳化剂的分类
1、合成表面活性剂
2、高聚物乳化剂
降低表面张力的性能有限,但能吸附在油 -水界面 上,改进膜的机械性能,增加分散相和分散介质的亲 和力,提高乳化剂配合
使用。但他们无毒且有益,常用于医药和食品。
可见光 λ在0.4~0.8 μm,乳液d:0.1~10 μm,反射现象 较显著。
3、黏度 主要由外相黏度决定。
对O/W乳液
9
1
? ? ?0[1?(h?)1/3 ] ?0 :外相黏度;h:校正系数,体积因子,约1.3
4、电导 乳液的导电性能决定于外相,O/W型
的电导率?W/O型的。
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第三节 乳液类型的鉴别和影响类型的因素
一、乳液类型的鉴别
1、稀释法 将数滴乳液滴入蒸馏水中,立即散开为 O/W乳液,
反之为 W/O乳液。
2、染色法 滴加数滴水溶性染料于乳液中,若染成均匀的颜
色,为O/W型,如内相被染色,则为 W/O型。
3、导电法 O/W型导电性好, W/O型差。
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检验水包油乳状液
加入水溶性染料 如亚甲基蓝,说 明水是连续相。
用接触角来衡量粉末的亲水和亲油性。
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若粉末处于油水界面上,这时,固-油、固水、油-水三个界面张力在三相接触处达到平衡。
? s ? o ? ? s ? w ? ? o ? w cos?
当θ>90°,cosθ<0,则σs-w>σs-o,粉末大部分 在油相,其亲油性强,得到W/O型乳液。
当θ<90°,cosθ>0,则σs-w<σs-o,粉末大部分 在水相,其亲水性强,得到O/W型乳液。
三、乳液的物理性质
1、液滴大 小和外观
液滴大小/μm
?1 >1
外观
可以分辨两相 乳白色
0.1~1
蓝白色
0.05~0.1 <0.05
灰色半透明
透明
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2、光学性质
光线 乳 状 液
光的反射(液滴 d?λ) 光的折射(液滴透明) 透过(液滴 d?λ),乳液透明 光的散射(液滴 d略<λ,外观半透明 蓝色,面对入射光方向观察呈淡红色
二、特点 粗分散体系 热力学不稳定的多相分散体系
2
三、分类
1)O/W 分散相(内相)为油,分散介质(外相、连 续相)为水。
2)W/O 分散相(内相)为水,分散介质(外相、连 续相)为油。
3)多重乳液 有W/O/W 、O/W/O 两种类型。
为使乳液稳定而加入的表面活性剂,叫乳化剂。
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第二节 乳液的制备和物理性质
一、乳液的制备 按不同的标准有多类制备方法
1、按混合方式 ①机械搅拌 使用螺旋桨搅拌器 ②胶体磨 ③超声波乳化器 ④均化器
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2、按乳化剂加入的方法
①转相乳化法 将乳化剂加入油中,然后加入水,形成 W/O乳
液,继续加水,形成 O/W乳液。
②瞬间成皂法 将脂肪酸加入油中,将碱加入水中,然后混合,
得到乳液(液滴小且稳定),只限于用皂作乳化剂 的体系。
当θ=90°,cosθ=0,则σs-w=σs-o,粉末在水相 和油相各占一半,得不到稳定的乳液。
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被水润湿的粉末(SiO2、氢氧化铁、铜 锌铝等的碱式硫酸盐)易形成O/W乳液。
炭黑、煤烟、松香等易被油润湿的粉末 易形成W/O乳液。
粉末乳化剂的作用:粉末集结在油-水界 面上,形成坚固的界面膜,对液滴起保护作 用,使乳液稳定。
加强。
二、影响因素 1、油-水界面膜的形成
加入表面活性剂后,在界面形成界面膜,膜有 一定强度,对分散相液滴起保护作用,使其在碰 撞后不易合并。
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2、界面电荷
O/W型乳液,阴离子表面活性剂使液滴带负电; 阳离子表面活性剂使液滴带正电。由于静电斥力, 使液滴分离。 3、乳液粘度
增加外相黏度,可减少液滴的扩散系数,导致碰 撞频率和聚结速率降低,有利于乳液稳定。