第八章乳状液与泡沫
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第八章 溶胶
3cV r 4n
1/ 3
超显微镜是根据丁铎尔效应而设计的可看到胶体粒子 的存在及运动的显微镜. 与普通显微镜的差别是强光源照射, 在与入射光垂直的方向上及黑暗视野条件下观察.
00-7-28 14
第四节
溶胶的动力学性质
用分子运动论的观点, 研究胶体粒子的无规则运动以及由 此而产生的扩散, 渗透等现象, 研究胶粒在重力场作用下, 粒子 浓度随高度的变化规律. 一、布朗(Brown)运动: 溶胶中的分散相粒子的不停息地作无 规则的运动，这种现象是植物学家(Brown)于1827年首先从水 中悬浮花粉的运动中观察到的. 用超显微镜可以观察布朗运动.
四、超显微镜测定胶体粒子的大小
在超显微镜下看到的是粒子的散射光的影像, 其大小比胶 体粒子本身的投影大数倍之多. 粒子的平均大小可以估算. 设用超显微镜测出体积为V的溶胶中粒子数为n ，而已 知分散相的浓度为c ，则在所测体积V中，胶粒的总质量为 cV ，每个胶粒的质量为cV/n ；假设粒子是半径为r 的球形, 粒子密度为 ，则由 cV/n = (4/3) r3 即可求得胶粒的平均半径:
00-7-28 8
丁铎尔效应
由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性, 当一束波长大 于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统, 可发生散 射现象－丁铎尔现象.
透 镜 光 源
溶胶
• 丁铎尔效应
00-7-28 9
第三节 溶胶的光学性质
一、光的吸收、散射和反射 • 当入射光的频率与分子的固有频率相同时, 发生光的吸收. • 当光束与体系不发生任何相互作用时, 则可透过. • 当入射光的波长小于分散粒子的尺寸时, 则发生光的反射. • 若入射光的波长大于分散粒子的尺寸时, 则发生光的散射. 可见光波长在400~700nm范围内, 大于一般胶体粒子的尺寸 (1~100)nm, 可发生光的散射. 光的振动频率高达1015Hz, 光的照射相当于外加电磁场作用于 胶体粒子, 使围绕分子或原子运动的电子被迫产生振动, 而质量达 大于电子的原子核是无法跟上如此高频率的振动的, 这样被光照射 的微小晶体上的每个分子, 便以一个次级光源的形式, 向四面八方 辐射出与入射光有相同频率的次级光波. 丁铎尔现象的实质是光 的散射作用. 丁铎尔效应又称为乳光效应, 散射光的强度可由瑞利 00-7-28 10 公式计算.
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
14
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
15
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
第八章_乳状液与泡沫
c. 油/水
固/油 固/水 固体完全处于油水界面
或三个界面中没有一个大于另两者之和
§8-4 影响乳状液类型的因素
一、相体积与乳状液液类型
由立体几何计算，最紧密堆积的液珠体积只能是总体 积的74.02%，若分散相体积大于74.02%时，乳状液会破坏 变型。 水<26%时，只能形成W/O 乳状液 水>74%时，只能形成O/W 乳状液 水26～74%时，则可能形成O/W或W/O乳状液 在多数情况下，液球大小不一，甚至内相是多面体结 构，则相体积和类型的关系不符合上述规律。
第八章 乳状液与泡沫
1
§8-1 乳状液
一、定义
乳状液：是至少有一种液体以液滴的形式分散在另一种液体之中
形成的体系。 分散的液球一般大于0.1μm，其稳定性因为表活剂或固体粉末的
存在而大大增强。通常将乳状液中以液珠形式存在一相称为内相（分
散相或不连续相），另一相称外相（分散介质或连续相）。 乳状液总有一相是水（或水溶液），以W表示。另一相是与水不 相溶的有机液体，简称为“油”相，以O表示。外相为水，内相为油 的乳状液称为水包油乳状液，用“O/W”表示，内相为水、外相为油 的乳状液称为油包水乳状液，用“W/O”表示。
§8-8 乳状液的不稳定性—分层-变型-破乳
一、变型的影响
1、乳化剂类型的变更 按楔子理论，乳化剂的构型是决定乳状液类型的重要因 素，如果某一乳化剂从一种构型转变为另一种构型，就会导 致乳状液的变型。例如，用钠皂稳定的乳状液是O/W型的， 加入足够量的二价正离子（如Ca2+、Mg2+等）或三价正离子 （或Al3+）能使乳状液变成W/O型。这是因为有下列化学反 应发生： 2Na·皂＋Mg2+ → Mg·皂＋2Na+ 2、相体积的影响 从相体积与乳状液的类型关系已知，乳状液的内相体积 占总体积的74%以下的体系是稳定的，如果再不断加入内相 液体，其体积超过74%，内相有可能将转变为外相，乳状液 就发生变型。
【界面化学-课件】第11讲 乳状液和泡沫
液珠大于入射光的波长发生反射或折射现象。——液珠 大于 0.1m，乳状液呈不透明的白色，这是乳状液通常所具 有的外观。
液珠稍小于入射波长时，光的散射作用变得显著，体系 呈半透明状。
当液珠比入射光的波长小得多时，光可以完全透过，此 时为透明溶液，上述情况发生于液珠小于0.l m时，即所谓 的“微乳状液”中，其性质已不同于一般的乳状液。
h是一常数，代表乳化剂的水化作用对液珠有效体积的增 量，对所有的乳状液h约为1.3。
一、乳状液的一般介绍
但实际上h 与乳化剂的化学性质、浓度和连续相
乳状液
分类
水包油型乳状液 ——水为连续相，油分散在其中，如牛奶。 （O/W）
油包水型乳状液 ——油为连续相，水分散在其中，如含水原油。 (W/O)
多重乳状液 ——分散相的液滴中包含有连续相液体的细小液珠。
多重乳状液
一、乳状液的一般介绍
多重乳状液
水包油包水型 ——油分散在水相中， （W/O/W） 而油滴中又有小水珠。
其中，——乳状液粘度； 0——外相粘度； ——内相体积分数。
一、乳状液的一般介绍
局限 对于大多数用离子型乳化剂形成液态吸附膜的乳状 液，即使内相体积分数很低，上式的应用也有限制，因 为此时乳状液的分散相不能看做刚性球体。 若考虑到液珠形变和内相粘度的影响，对上式修正
修正 后，可得到下式：
式中i 为乳状液内相粘度，该式适合于r（相对粘度） 在1～6之间， 最高到0.16的体系。
根据分布曲线随时间变化的快慢可以衡量乳状液稳定性的大小。 乳状液颗粒大小的分布与油、水相的性质，乳化剂的性质和含量， 乳化的方式，以及进行乳化的温度有关。近代的仪器已能直接测量液殊 的大小，并自动给出分布曲线，根据曲线随时间的变化可知乳状液的稳 定程度。
液珠稍小于入射波长时，光的散射作用变得显著，体系 呈半透明状。
当液珠比入射光的波长小得多时，光可以完全透过，此 时为透明溶液，上述情况发生于液珠小于0.l m时，即所谓 的“微乳状液”中，其性质已不同于一般的乳状液。
h是一常数，代表乳化剂的水化作用对液珠有效体积的增 量，对所有的乳状液h约为1.3。
一、乳状液的一般介绍
但实际上h 与乳化剂的化学性质、浓度和连续相
乳状液
分类
水包油型乳状液 ——水为连续相，油分散在其中，如牛奶。 （O/W）
油包水型乳状液 ——油为连续相，水分散在其中，如含水原油。 (W/O)
多重乳状液 ——分散相的液滴中包含有连续相液体的细小液珠。
多重乳状液
一、乳状液的一般介绍
多重乳状液
水包油包水型 ——油分散在水相中， （W/O/W） 而油滴中又有小水珠。
其中，——乳状液粘度； 0——外相粘度； ——内相体积分数。
一、乳状液的一般介绍
局限 对于大多数用离子型乳化剂形成液态吸附膜的乳状 液，即使内相体积分数很低，上式的应用也有限制，因 为此时乳状液的分散相不能看做刚性球体。 若考虑到液珠形变和内相粘度的影响，对上式修正
修正 后，可得到下式：
式中i 为乳状液内相粘度，该式适合于r（相对粘度） 在1～6之间， 最高到0.16的体系。
根据分布曲线随时间变化的快慢可以衡量乳状液稳定性的大小。 乳状液颗粒大小的分布与油、水相的性质，乳化剂的性质和含量， 乳化的方式，以及进行乳化的温度有关。近代的仪器已能直接测量液殊 的大小，并自动给出分布曲线，根据曲线随时间的变化可知乳状液的稳 定程度。
第八章 染整用水
第八章染整用水、表面活性剂和练漂助剂§8.1染整用水染整加工过程中，水是染料及助剂最理想的溶剂和载体，水的质量直接影响成品的质量和锅炉使用效率及染化料、助剂的消耗。
一染整用水的质量要求（一）水源地表水：江河湖水等，携带有机无机物质，含量随气候、雨量地质等变化悬浮杂质含量高，矿物质含量少，处理比较容易地下水：泉水、井水，由于土壤的过滤作用，悬浮杂质含量少，但矿物质高，水质处理较困难（二）水的硬度硬度是染整用水的主要监测指标含义：表示水中该Ca2+、Mg2+ 等盐类杂质含量的多少。
盐类杂质含量越多，硬度越高。
暂时硬度：经过煮沸，水中的杂质能以沉淀的形式而析出，其硬度为永久硬度：不能用煮沸的方法，必须经过化学处理才能除去所含杂质的水，其硬度为表示方法：以一百万份水中所含碳酸钙的份数来表示，简称ppm（三）水质指标染整用水要求无色、无臭、透明pH在6.5～7.4项目ppm(mg/L)总硬度0～60铁< 0.1锰<0.1碱度35~64溶解的固体物质65~150二水中杂质对染整加工的危害1 白色品种不白或白度不持久，有色品种色光不纯正、不鲜艳、色牢度降低2 含钙镁离子的水，能与肥皂或某些染化料结合形成沉淀物，增加助剂的消耗量，且沉淀物会沉积到织物表面，对织物的手感、色泽、色泽均匀度产生不良影响。
3 含铁盐(锰盐)的水，会使织物表面泛黄甚至产生铁锈，铁盐还能催化双氧水分解，影响漂白效果，并使纤维氧化脆损。
4含钙镁离子的水，由于能与某些染料形成沉淀，致使过滤性染色的加工过程不能顺利进行。
5 含有过多氯化物的水会影响织物的白度和色牢度6 煮练过程中使用硬水，处理厚的织物的吸水性会明显降低并影响煮练的质量，织物表面形成不易洗去的钙斑。
三硬水的软化软化的目的：根据需要采用适当的方法降低水中的钙镁离子的含量，使硬水软化为软水，软水剂法软化方法离子交换法（一）软水剂法用化学药品作为软水剂，与水中的钙镁离子作用或生成不容性沉淀使之从水中去除，或形成稳定的可溶性络合物，降低水的硬度1 沉淀法常使用石灰和纯碱，使水中的Ca2+,Mg2+离子分别形成CaCO3和Mg(OH)2沉淀而从水中除去，降低水的硬度。
第八章 乳状液2015.8
5. 原油破乳剂特点
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。
破乳剂与乳化剂分子结构区别
（1）乳化剂分子结构选择直连、饱和链、取代基在链端，具 有一定分子量就行
液，反之则形成W/O型。
④器壁性质 乳化过程中，器壁的亲水性和亲油性对乳状液的类型有 一定影响。亲水性强的器壁易成O/W型乳状液，亲油性强的 器壁易成W/O型乳状液。
2.乳状液类型的鉴别
①稀释法 将数滴乳状液滴入蒸馏水中，若在水中立即散开，则为 O/W型乳状液；否则为W/O型乳状液。
②染色法 在乳状液中加数滴水溶性染料(如亚甲蓝溶液)，若被染成 均匀蓝色，则为是O/W型乳液；如内相被染成蓝色(这可在显
为了提高乳化剂的表
面活性，提高乳状液稳定
性，常采用复合乳化剂体 系或加入能够增加乳状液 稳定性的物质。
油-水界面上的复合膜
复合膜理论表明，只有界面膜中的乳化剂分子紧密地排列 形成凝聚膜，方能保证乳状液稳定。
③界面电荷 （1）乳状液界面电荷主要是电离、吸附或液滴与介质间摩擦
而产生的。
（2）对O/W型乳状液，电离与吸附带电同时发生。
而改变乳状液类型。
④电解质 加入电解质后减少了分散相粒子上的电势，使表面活性剂 离子和反离子之间的相互作用增强，降低了亲水性，有利于变
为W/O型乳状液。
3. 乳状液的破坏
乳状液稳定主要因素是应具有足够机械强度保护①化学法
在乳状液中加入反型乳化剂，会使原来的乳状液变得不稳定而 破坏，因此，反型乳化剂即是破乳剂。无机盐类、无机酸、高分破 乳剂。
冰淇淋的结构──乳状液与泡沫
专 家述 评
”
冷枚
,
与 速 冻食 品 工 业
995(
液 具 有较 高 能 量 添 加 一 些
冰 淇 淋 的 结 构 中 还 存 在冰 晶
,
表 面 活性 剂 分 子 可 以 降 低
,
这 是 因 为 水 从溶 液 中结 冰
,
。
在 糖溶
的 构 结 淇 淋 冰
界面 能
。
液 例 如 冰 淇 淋 中 溶 液 的初 始 冰 点
。
,
加 到冰 淇
淋中的 乳化剂 实 际上 起到 降 低脂 肪乳 状 液稳 定性 的 作 用
,
以致 不
能 用 勺 取 用 分 子 量 越 低 分 子 降低 冰 点 能 力越 大
,
因为 这 些 乳 化 剂 在 脂 肪
,
因此含有单糖如果
表 面 替 代 蛋 白质 当冰 淇 淋 浆 料 在 冷 冻桶 内进 行 充 气 搅
.
冰淇
球 外 面 连 续 相 由非 常 浓 的 非 冷 冻
糖 溶液 组 成
19 x 1O12
, 。
分散相颗粒 大小 为
O /W
在
、
食 品乳 状 液 如 牛 奶 稀 奶 油
、 、 、
Байду номын сангаас
冰 淇 淋 中的脂肪 与 发 泡 稀 奶 油
中 的脂 肪 具 有 相 同 的 结 构
, 。
冰淇 淋 的典 型 组 成 含有
, , , ,
由 于 部 分 聚 集 的脂 肪 球 结构 稳 定 了
空气泡 如 果搅打 太剧 烈 脂 肪 将开 始 搅 乳 形 成奶 油 颗 粒 如 果 冰 淇 淋
, 。 。 ,
0
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液 例 如 冰 淇 淋 中 溶 液 的初 始 冰 点
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表 面 替 代 蛋 白质 当冰 淇 淋 浆 料 在 冷 冻桶 内进 行 充 气 搅
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球 外 面 连 续 相 由非 常 浓 的 非 冷 冻
糖 溶液 组 成
19 x 1O12
, 。
分散相颗粒 大小 为
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冰 淇 淋 中的脂肪 与 发 泡 稀 奶 油
中 的脂 肪 具 有 相 同 的 结 构
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2013M-07胶体与界面化学-乳状液和泡沫
高。故O/W型乳状液中的油珠多数是带负电的，而
W/O型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成
扩散双电层，热力学电势及较厚的双电层使乳状液
稳定。
22
乳状液的制备
转相乳化法
（1）将乳化剂先溶于油中加热，在剧烈搅拌下慢慢加入温
水，加入的水开始以细小的粒子分散在油中，是W/O型乳状
液，再继续加水，随着水的增加，乳状液变稠，最后转相变
理 向分散相，截面积大的一头留在
论 分散介质中。
2011
11
影响乳状液类型的因素
乳化剂分子构型
一价碱金属皂类，形状是：
水
亲水端为大头，作为乳化剂时，
油
容易形成O/W型乳状液。
二价碱金属皂类，极性基团 为：
亲水端为小头，作为乳化剂， 容易形成W/O型乳状液
油 水
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液12
27
乳状液的转型与破坏
乳状液的破坏
1.加热破乳
升温加速乳状液液珠的布朗运动使絮凝速率加快， 同时使界面粘度迅速降低，使聚结速率加快，有利于 膜的破裂。
2.高压电破乳
高压电场的破乳较复杂不能只看作扩散双电层
的破坏，在电场下液珠质点可排成一行，呈珍珠项
链式，当电压升到某一值时，聚结过程在瞬间完成。
2011
因为反应物分散成小液滴后，在每个液滴中反 应物数量较少，产生热量也少，并且乳状液对象界 面面积大，散热快，容易控制温度。
高分子化学中常使用乳液聚合反应，以制得较 高质量的反应物。
31
乳状液的应用
沥青乳状液
沥青的黏度很大，不便于在室温下直
接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其
制成O/W型乳状液，则表观黏度大大降低，
胶 体
三、双电层理论
Helmhotz平板双电层理论 Gouy-Chapman扩散双电层理论
Stern吸附扩散双电层理论
ζ电势 Zeta potential (动电势)： 在胶体粒子带电的表面与电解质溶液间有一滑动界面， 滑动界面上的电势称ζ电势。
第六节 胶体的稳定性
一、AgI胶团结构
二、溶胶的稳定性和聚沉
3．按分散相和分散介质的聚集状态可分为三类：
液溶胶，分散介质为液体，分散相为气体时形成气液 溶胶，如肥皂泡，灭火泡沫等；分散相为液体时形成 液液溶胶，如牛奶，石油等；分散相为固体时形成固 液溶胶，如泥浆，油漆等。 固溶胶，分散介质为固体。当气体分散在固体中形成 气固溶胶，如泡沫玻璃，泡沫塑料等；当液体分散在 固体中形成液固溶胶，如珍珠；当固体分散在固体中 形成固固溶胶，如有色玻璃，某些合金等。 气溶胶，分散介质为气体。当液体分散在气体中形成 液气溶胶，如云雾，当固体分散在气体中形成固气溶 胶，如烟尘等。气体与气体可无限混溶，不可能有气 气溶胶。
一、电动现象 electrokinetic phenomena 电泳 electrophoresis：液体中悬浮的固体胶粒在电场 中定向移动的现象。 电渗 electrosmosis：胶体粒子不动，液体方向移动。 流动电势streaming potential：电渗的反过程。 沉降电势sedimentation potential:电泳反过程. 二、溶胶粒子表面电荷的来源 电离作用 吸附作用 晶格取代 摩擦带电
（一）溶胶的稳定性 动力稳定性 胶粒带电的稳定作用 溶剂化的稳定作用 （二）溶胶的聚沉 聚沉coagulation：使溶胶分散度降低，分散相颗粒变 大，最后从介质中沉淀析出的现象。 聚沉值coagulation value：一定条件下，使溶胶全部聚 沉所需电解质的最低浓度。
胶体与表面化学 乳状液与泡沫
油 水
10.07.2020
19
容易被油润湿的炭黑、石墨粉等，可作为W/O型乳状 液的稳定剂。
10.07.2020
水
油
20
8.3 破乳
定义：使乳状液破坏的过程称为破乳或去乳化。
其过程分为两步： 第一，分散相小液滴絮凝成团； 第二，凝聚，即分散相结合成更大的液滴，在重力场 下自动分层。
乳状液稳定存在的主要原因是乳化剂的存在，所以， 要破乳就要消除或削弱乳化剂的保护能力。
10.07.2020
8
二、乳状液的物理性质 3、粘度
外相粘度起主导作用
4、电性质 取决于外相
10.07.2020
9
8.2 乳状液的稳定因素
添加少量的添加剂就能使乳状液比较稳定的存在，解 释这种现象的理论就是乳状液的稳定理论，它大致有以 下几个方面：
10.07.2020
10
1)降低界面张力
乳状液系统的相界面面积比构成它的纯液体要大得多 ，是不稳定分散系统。加入少量表面活性剂，表面活性剂 在两相界面产生正吸附，明显降低界面张力，使表面吉布 斯函数降低，稳定性增加。
吸附膜
若分散介质为液体，则称为液
体泡沫。若要得到比较稳定的液 体泡沫，必须加入起泡剂。起泡 剂实际上也是表面活性剂，它们 在气–液界面上发生正吸附（表 面过剩为正），形成定向排列的 吸附膜。这样不但降低了气–液
界面的张力，而且增加了界面膜的机械强度，使泡沫能比较稳定 的存在。
10.07.2020
25
第8章 乳状液与泡沫
10.07.2020
1
§8.1 乳状液的物理性质 §8.2 乳状液的稳定因素 §8.3 破乳 §8.4 泡沫
10.07.2020
胶体化学乳状液泡沫PPT课件
要有效地稳定一个乳液，胶态粒子的表面性质必须有“合适的”平衡 (a)假若粒子优先被连续相润湿，它们的吸附性差容易从界面解吸，因此稳定作 用差； (b)假若它们优先被分散相吸附，它们在界面的吸附性也差，同样稳定作用差； (c)最好的效力是粒子同时被两个相部分地润湿以确保它们在界面的定位
第5页/共79页
似液体；
固态乳化剂在水中分散和加热超过Krafft点温度以上时，转变为类似液体的状
态。这时，水渗入到乳化剂的亲水基团之间。形成介晶相。乳化剂/水体系的介
晶相特征见下表：
第13页/共79页
介晶相类型
结构
光学结构
层状 六角柱形Ⅰ
六角柱形Ⅱ
立方形
双分子类脂层于水交替
各向异性、纤维状结构
类脂分子的圆柱聚集体，极性基朝向 各向异性、片状结构
第19页/共79页
H3C H3C H3C H3C H3C
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
C H3
CH2 O P O CH2 CH2 N CH2
O
C H3
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
CH2 O P OH OH
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
CH2 O P O CH2 CH2 NH3 O
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2．乳化方式
除乳化剂类型外，乳化方式和加料顺序也影响乳状液的类型和性能。 ⑴剂在水中法——乳化剂溶于水中，在激烈搅拌下将油相加入，可得O/W型乳 状液。 特点：乳状液颗粒胶粗，大小不均，需胶体磨或均浆器处理。继续加 油，直至变型，可得W/O型乳状液。 ⑵剂在油中法——乳化剂溶于油中，在加水，直接制得W/O型乳状液。继续加 水，直至变型，可得O/W型乳状液。得到的O/W型乳状液颗粒度小，稳定性高。 ⑶轮流加液法——将水和油交替加入乳化剂中，每次少量。食品乳状液可用此 法。 ⑷瞬间成皂法——脂肪酸溶于油相，碱溶于水相，在剧烈搅拌下将两相混合， 在界面上瞬间形成脂肪酸盐，从而得到稳定的乳状液。 ⑸界面复合物生成法——使用复合乳化剂时，将亲油性乳化剂溶于油相，亲水 性乳化剂溶于水相。两相混合时，界面上两种乳化剂形成复合物，从而使乳状液 稳定。 ⑹自发乳化法——不需机械搅拌，把油、水和乳化剂加在一起就自发地形成乳 状液。如十二烷基胺盐和不饱和胺盐的混合溶液就能自动乳化二甲苯。机理不清 ⑺多重乳液的制备——分一步法和二步法。如W/O/W型， 一步法：先在油相中加入少量水制成W/O型乳状液，然后继续加水使之相转变 得到W/O/W型多重乳液。转相时要强力搅拌。 二步法：一先用亲油性强的乳化剂制备W/O型乳状液；二将它加入含亲水性乳 化剂的水相中，得到W/O/W型多重乳液。此法最可靠。
2013M_07胶体与界面化学_乳状液和泡沫
33
目前研制出的品种很多，有用于露天矿的露天型 乳化炸药，用于中硬岩石爆破的岩石型乳化炸药 和用于煤矿井下的许用型乳化炸药，还有用于光 面爆破的小直径低爆速的乳化炸药。
乳化炸药现已广泛应用于各种民用爆破工作中，
在有水和潮湿的爆破场合更显示其优越性。
34
各组分作用
①氧化剂，提供有效氧参加氧化还原反应，主要
2.相体积的影响
乳状液的内相体积占总体积26%以下的体系是 稳定的，如果不断加入内相液体，其体积超过 74.02%，内相有可能转变为外相，乳状液就发生转 型。
25
乳状液的转型与破坏
乳状液转型
3. 温度的影响
有些使用非离子型表面活性剂作为乳化 剂的乳状液，当温度升高时乳化剂分子的亲 水性变差，亲油性增强。在某一温度时，由 非离子型表面活性剂所稳定的O/W型乳状液将
因为反应物分散成小液滴后，在每个液滴中反
应物数量较少，产生热量也少，并且乳状液对象界
面面积大，散热快，容易控制温度。
高分子化学中常使用乳液聚合反应，以制得较
高质量的反应物。
31
乳状液的应用
沥青乳状液
沥青的黏度很大，不便于在室温下直
接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其
制成O/W型乳状液，则表观黏度大大降低，
以及液珠与介质之间的摩擦，其主要来源是液珠表
面上吸附了电离的乳化剂离子。 在乳状液中，水的介电常数远比常见的其它液体 高。故O/W型乳状液中的油珠多数是带负电的，而 W/O型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成 扩散双电层，热力学电势及较厚的双电层使乳状液 稳定。
22
乳状液的制备
转相乳化法
（1）将乳化剂先溶于油中加热，在剧烈搅拌下慢慢加入温 水，加入的水开始以细小的粒子分散在油中，是W/O型乳状 液，再继续加水，随着水的增加，乳状液变稠，最后转相变 成O/W型乳状液。 （2）将乳化剂直接加于水中，在剧烈搅拌下将油加入，可 直接得到O/W型乳状液，若欲制得W/O型，则可继续加油直 到发生变型。
目前研制出的品种很多，有用于露天矿的露天型 乳化炸药，用于中硬岩石爆破的岩石型乳化炸药 和用于煤矿井下的许用型乳化炸药，还有用于光 面爆破的小直径低爆速的乳化炸药。
乳化炸药现已广泛应用于各种民用爆破工作中，
在有水和潮湿的爆破场合更显示其优越性。
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各组分作用
①氧化剂，提供有效氧参加氧化还原反应，主要
2.相体积的影响
乳状液的内相体积占总体积26%以下的体系是 稳定的，如果不断加入内相液体，其体积超过 74.02%，内相有可能转变为外相，乳状液就发生转 型。
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乳状液的转型与破坏
乳状液转型
3. 温度的影响
有些使用非离子型表面活性剂作为乳化 剂的乳状液，当温度升高时乳化剂分子的亲 水性变差，亲油性增强。在某一温度时，由 非离子型表面活性剂所稳定的O/W型乳状液将
因为反应物分散成小液滴后，在每个液滴中反
应物数量较少，产生热量也少，并且乳状液对象界
面面积大，散热快，容易控制温度。
高分子化学中常使用乳液聚合反应，以制得较
高质量的反应物。
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乳状液的应用
沥青乳状液
沥青的黏度很大，不便于在室温下直
接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其
制成O/W型乳状液，则表观黏度大大降低，
以及液珠与介质之间的摩擦，其主要来源是液珠表
面上吸附了电离的乳化剂离子。 在乳状液中，水的介电常数远比常见的其它液体 高。故O/W型乳状液中的油珠多数是带负电的，而 W/O型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成 扩散双电层，热力学电势及较厚的双电层使乳状液 稳定。
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乳状液的制备
转相乳化法
（1）将乳化剂先溶于油中加热，在剧烈搅拌下慢慢加入温 水，加入的水开始以细小的粒子分散在油中，是W/O型乳状 液，再继续加水，随着水的增加，乳状液变稠，最后转相变 成O/W型乳状液。 （2）将乳化剂直接加于水中，在剧烈搅拌下将油加入，可 直接得到O/W型乳状液，若欲制得W/O型，则可继续加油直 到发生变型。
乳状液和泡沫
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| |
石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇
O/W乳化剂
乳化效率
§7.5 乳化剂的分类与选择 用HLB值与乳化效率关系图作判定
HLB值
§7.5 乳化剂的分类与选择
表面活性剂在界面发生吸附：浓度达到一定程度后， 吸附膜强度较高
加入脂肪醇、脂肪酸或脂肪胺可显著提高界面膜的强 度和粘度。
§7.3 乳状液的稳定因素
固体粉末的稳定作用：界面膜强度
s固-油>s油-水+s固-水，固体完全处于水中 s固-水>s油-水+s固-油，固体完全处于油中 s油-水>s固-水+s固-油，固体处于油-水界面间，稳定作用
界面膜强度较高 有一最佳值
天然产物乳化剂：磷脂类、甾类、水水溶性树脂（阿 拉伯胶、胍胶）、海藻胶类等，通常与其他乳化剂混 用
固体粉末：
表面活性剂的HLB值
Griffin（格里芬）提出了用HLB(hydrophilelipophile balance，亲水亲油平衡)值来表示表面 活性剂的亲水性
变型：
乳化剂类型的变更 相体积影响 温度影响 电解质影响
破乳：絮凝——》聚结
絮凝
§7.8 乳状液的不稳定性——分层、变型、破乳
破乳方法：
加热 / 冷冻 高压电破乳 过滤破乳 化学破乳
取代破乳：加入新表面活性剂破坏原来界面膜， 新界面膜强度较低
§7.9 微乳液（自学）
微乳液：
转相温度（PIT）：与HLB值大致呈线性关系
通过测量电导确定PIT O/W型：PIT较储存温度高20-60oC W/O型：PIT较储存温度低10-40oC
石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇
O/W乳化剂
乳化效率
§7.5 乳化剂的分类与选择 用HLB值与乳化效率关系图作判定
HLB值
§7.5 乳化剂的分类与选择
表面活性剂在界面发生吸附：浓度达到一定程度后， 吸附膜强度较高
加入脂肪醇、脂肪酸或脂肪胺可显著提高界面膜的强 度和粘度。
§7.3 乳状液的稳定因素
固体粉末的稳定作用：界面膜强度
s固-油>s油-水+s固-水，固体完全处于水中 s固-水>s油-水+s固-油，固体完全处于油中 s油-水>s固-水+s固-油，固体处于油-水界面间，稳定作用
界面膜强度较高 有一最佳值
天然产物乳化剂：磷脂类、甾类、水水溶性树脂（阿 拉伯胶、胍胶）、海藻胶类等，通常与其他乳化剂混 用
固体粉末：
表面活性剂的HLB值
Griffin（格里芬）提出了用HLB(hydrophilelipophile balance，亲水亲油平衡)值来表示表面 活性剂的亲水性
变型：
乳化剂类型的变更 相体积影响 温度影响 电解质影响
破乳：絮凝——》聚结
絮凝
§7.8 乳状液的不稳定性——分层、变型、破乳
破乳方法：
加热 / 冷冻 高压电破乳 过滤破乳 化学破乳
取代破乳：加入新表面活性剂破坏原来界面膜， 新界面膜强度较低
§7.9 微乳液（自学）
微乳液：
转相温度（PIT）：与HLB值大致呈线性关系
通过测量电导确定PIT O/W型：PIT较储存温度高20-60oC W/O型：PIT较储存温度低10-40oC
胶体与表面化学 第8章 乳状液与泡沫(课堂PPT)
2
4
乳状液类型的鉴别
鉴别乳状液是O/W型，还是W/O型的方法主要有： (1)染色法：将油溶性染料滴入乳状液，振荡 后在显微镜下观察，
若内相被染色，则为O/W型；
若外相染色，则为W/O型。
2 (也可用水溶性染料做试 验)。
5
(2)稀释法：取少量乳状液滴入水中或油中，若乳状液在水 中能稀释，即为O/W型；在油中能稀释，即为W/O型。
I
表面活性剂的HLB值可决定形成
乳状液的类型：
II
HLB 2～6: 形成W/O型乳状液；
III HLB 12～18:形成O/W型乳状液。
2
11
附: 乳化剂的选择
可根据HLB值选择乳化剂： HLB，亲油性，< 8 亲油； HLB，亲水性，> 8 亲水。
HLB 3～6 7～9 8 ～ 18 13 ～ 15 15 ～ 18
泡 沫
2
28
由于附加压力的影响，泡沫中的小气泡形状一般 不能保持球形，而变成大小不等、形状各异的气泡 ，其线度一般 > 100 nm ，用肉眼即可观察到。
2
24
若分散介质为熔融体，由于它有很高的粘度 ，使其中分散的小气泡既不容易破裂，又难于互 相靠近。降温后凝固得到固体泡膜，如浮石、泡 沫玻璃、泡沫塑料等等。
水
油
2
20
8.3 破乳
定义：使乳状液破坏的过程称为破乳或去乳化。
其过程分为两步： 第一，分散相小液滴絮凝成团； 第二，凝聚，即分散相结合成更大的液滴，在重力场 下自动分层。
乳状液稳定存在的主要原因是乳化剂的存在，所以， 要破乳就要消除或削弱乳化剂的保护能力。
2
21
常用方法为：
1)用不能形成牢固膜的表面活性物质代替原来的乳化剂。 例如，异戊醇，表面活性强而碳氢链短，不能形成牢 固的界面膜。
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二、乳状液的签别
W/O、O/W乳状液在外观上无多大区别，可采用几种 简单的方法加以区别
1、稀释法 乳状液可为其外相液体所稀释。
2、染色法 将极微量的油溶性染料加到乳状液中，若 是整个乳状液都带有染料的颜色是W/O乳状液，如只有液 滴带色，是O/W乳状液.
3、电导法 以水为外相的乳状液（O/W）有较好的导 电性，而W/O型乳状液的导电性则很差。
电荷来源有：电离、吸附、液球和介质间的摩擦
3、提高界面膜的强度
由表面活性剂的表面吸附膜的研究表明，乳化剂中 含有脂肪醇、脂肪酸或酯肪胺等极性有机物时，不仅使 界面膜强度大大提高，且界面粘度增加，对界面张力的 降低也远低于纯活性剂体系。
4、固体粉末的稳定作用
处于界面时，起到稳定作用
a. 固 /油 油 /水 固 /水 固体完全处于水中
同样道理：乳化过程中容器壁对水或油的润湿性也会 影响到乳状液的类型，亲水性强的容器得O/W乳状液，亲 油性强的容器得W/O乳状液。
有人用煤油、变压器油、石油为油相，用蒸馏水、 0.1mol/L的油酸钠，0.1%的磺酸钠和2%的水溶液为水 相，在玻璃和塑料容器内进行实验。
表8-1 溶器性质对乳状液性质的影响
b. 固 /水 油 /水 固 /油 固体完全处于油中 c. 油 /水固 /油 固 /水固体完全处于油水界面
或三个界面中没有一个大于另两者之和
§8-4 影响乳状液类型的因素
一、相体积与乳状ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ液类型
由立体几何计算，最紧密堆积的液珠体积只能是总体 积的74.02%，若分散相体积大于74.02%时，乳状液会破坏 变型。
五、润湿性与乳状液的类型
用固体粉末作乳化剂等，只有润湿固体的液体大部分 存在于外相中，才能形成稳定的乳状液，即润湿固体粉末 较多的一相构成外相。。
因此当 <90 °, 固体粉末大部分被水润湿,形成O/W 型乳状液，当 >90°时，固体粉末大部分被油润湿，则 形成W/O乳状液，当 =90°时，则形成不稳定乳状液
§8-3 乳状液的稳定因素
乳状液是高度分散的分散体系，界面积很大，界面能 高，如10ml的苯在水中分散为0.1μm的液球，界面积可 达300m2，20℃时，苯/水界面张力为35mN·m-1，表面能 约为10.46J。 1、降低油水界面张力
如煤油与水界面张力40mN·m-1，适当的表活剂可降至 1mN·m-1 2、增加液球的界面电荷
§8-2乳状液的物理性质
一、外观和液珠大小
外观和液珠大小的关系
液珠大小 大液滴
大于1μm 1～0.1μm 0.1μm～0.05μm 小于0.05μm
外观 可分辨出两相存在
乳白色乳状液 蓝白色乳状液
灰色半透明 透明
二、光学性质
液珠直径大于入射光波长时，反散。 液珠远小于入射光波长时，光射完全透过，乳状液呈透 明状。 液珠略小于入射光波长时，则发生光散射。 如液珠透明，就可能产生折射现象。
下面的关系式：
1
0
h13
：乳状液粘度 0 ：介质粘度 ：内相体积分数
h：常数作体积因子，约为1.3左右
液膜性质对粘度的影响远比内相性质大，有三种可能性：
a.部分乳化剂进入油相，与之生成凝胶。
b.在界面上乳化剂可改变一种液体在另一种液体中的
分散程度，因而改变了 。
c.在水溶液中，乳化剂形成胶束对油有加溶作用，而
例外：银皂往往得到W/O乳状液
三、乳化剂溶解度与乳状液类型
分配系数：一定浓度下，乳化剂在水相和油相中的溶 解度之比。
分配系数较大时，易得到O/W乳状液，相反则得到W/O 乳状液，其分配系数越大，O/W越稳定，越小W/O越稳定。
四、聚结速率与乳状液类型
形成乳状液的类型与两种形式（水滴和油滴）的聚结 动力学有关，即当乳化剂、油水一起搅拌时，油相和水相 都分散为液滴，乳化剂分子吸附于液滴界面上，聚结速率 快的那一样将成为外相，如果水滴的聚结速率远大于油滴 ，则形成O/W乳状液，反之则形成W/O乳状乳。若相种液滴 聚结速率相近，则体相分数大者构成外相。例如：在油水 两相（乳化剂先溶于其中一相）的界面上，测定单个油滴 和水滴存在的时间（寿命），可以推断水滴和油滴的聚结 速率以及乳状液的类型。
影响粘度。Sherman指出，乳化剂与乳状液粘度有如下关
系（经验）。 ln(0)acb
c：乳化剂浓度
a、b为常数
四、电性质
原油的电导率一般为1×10-6、2×10-6、S.cm-1， 若含水增加，电导率增加，含水为50%的乳状液（W/O ），电导率比原油高10～20倍，温度上升，电导率增 加，电压可破乳（破乳电压）。
六、双界面张力与乳状乳类型
乳化剂是决定乳状液类型的主要因素，已知乳化剂聚
集于油水界面并形成膜。若将膜看成一相，则该膜有两个
三、粘度
决定乳状液粘度的因素有：外相粘度、内相粘度、内相 的体积分数、液珠大小及乳化剂性质.
如果分散相浓度不大，则粘度主要由介质粘度决定，内相 含量对体系粘度的影响可粗略用Einstein公式
0(1k)
来表示，但有偏差，内相浓度大于50%时，则不能用此公式。
Sibree研究一系列石油在水中的乳化后，得出了
水<26%时，只能形成W/O 乳状液 水>74%时，只能形成O/W 乳状液 水26～74%时，则可能形成O/W或W/O乳状液 在多数情况下，液球大小不一，甚至内相是多面体结 构，则相体积和类型的关系不符合上述规律。
二、乳化剂分子构型与乳状液类型
楔子理论：截面积小的一头指向分散相 截面积大的一头指向分散相介质 一价金属皂对O/W乳状液稳定 二价金属皂对W/O乳状液稳定
第八章 乳状液与泡沫
§8-1 乳状液
一、定义
乳状液：是至少有一种液体以液滴的形式分散在另一种液体之中 形成的体系。
分散的液球一般大于0.1μm，其稳定性因为表活剂或固体粉末的 存在而大大增强。通常将乳状液中以液珠形式存在一相称为内相（分 散相或不连续相），另一相称外相（分散介质或连续相）。
乳状液总有一相是水（或水溶液），以W表示。另一相是与水不 相溶的有机液体，简称为“油”相，以O表示。外相为水，内相为油 的乳状液称为水包油乳状液，用“O/W”表示，内相为水、外相为油 的乳状液称为油包水乳状液，用“W/O”表示。