8.《界面化学》第八章

稠油乳化降粘，加NaOH：
CH3
( CH2 )n COOH + NaOH = CH3
+ ( CH2 )n COONa H2O
（油溶性）
（水溶性）
问题：为何水驱阶段乳状液多为W/O型？
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2021/1/5
第八章 乳状液与泡沫
8.4 乳状液的变型与破乳
8.4.1 乳状液变型
注意：高分子物质虽然可以稳定乳状液，但是不利于乳状液的 形成——乳化难度加大，一旦乳化，则很稳定。
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析水率（%） 析水率（%）
第八章 乳状液与泡沫
8.3 乳状液稳定理论及影响因素
8.3.2 外相粘度的影响
100 80 60 40 20
0 0
50
100
时间（min）
关键问题：固体粉末只有能够被油相、水相同时润湿时，才可停 留在相界面上，起到乳化剂作用；并且，颗粒的大部 分在外相时，乳状液才稳定。
油相 水相 θ
θ
θ
θ＜90° O/W型
θ=90° O/W or W/O型
θ＞90° W/O型
润湿固体较多的液体，构成乳状液外相较稳定。
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2021/1/5
8.3.1 乳化剂的稳定作用 （1）降低界面张力
乳化剂吸附在相界面，改变界面性质，降低界面能。界面张力越 低，越稳定。 例如： σ石蜡/水=41mN/m，若水中加入：
油 酸—σ石蜡/水=31mN/m， 油酸钠—σ石蜡/水=7.2mN/m,再加入NaCl, σ石蜡/水≤0.01mN/m;
对应界面能:
2.1J
聚并
小质点 → 大质点，分层（能量降低）。
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研究乳状液难度大， 没有一个相对稳定的 体系供比较。
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第八章 乳状液与泡沫
8.1 乳状液的一般性质
8.1.3 乳状液粘度
乳状液为流体，粘度可以表征其流动性（重要性质之一）： （1）分散相浓度较小时（φ≤2%），粘度决定于分散介质，
同时，分散相也有影响： Einsten公式：η=η0(1+2.5φ) 式中， η—乳状液粘度；η0—分散介质粘度式：
0
1
1 (h ) 3
式中，h—校正系数， “体积因子”：O/W型（液滴大小不同），h≈1.3。
注意： ①除分散相浓度φ外，质点大小及分布也有影响，但目前不清楚，因质点大小 测不准； ②两相界面膜也影响粘度，若乳化剂是高分子，又溶于外相，则粘度增大。
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第八章 乳状液与泡沫
8.1 乳状液的一般性质
8.1.4 乳状液电性质
（1）电导性能：决定于乳状液外相（分散介质）； O/W电导＞W/O电导
用处：鉴别乳状液类型，特别是乳状液转型研究，更方便。
（2）电泳性能：测量质点在电场中的运动速度（淌度）； 用处：对于离子型乳化剂，可测定质点带电情况，用于稳定性研究。
第八章 乳状液与泡沫
8.4 乳状液的变型与破乳
8.4.1 乳状液变型
一定条件下：W/O→ O/W O/W → W/O
转型 变型 反相
原因： 乳状液类型决定于乳化剂性质 （油溶性或水溶性），改变其 性质，可实现转型。
（1）通过化学反应，生成反型乳化剂 例如：C17H33COONa（O/W）MgCl2 (C17H33COO)2Mg （W/O）
1958年，Shah完善概念：两种互不相溶的液体，在活性剂界面膜 的作用下形成的热力学稳定的、各向异性的、透明的均相分散体系。
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第八章 乳状液与泡沫
8.1 乳状液的一般性质
8.1.1 乳状液的命名
W/O型
O/W型
“双连续相”
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AS二元
0 0.1
100
0.3 0.5
80
0.8 1
60
40
150
20
0 0
0 0.1 0.3 0.5 0.8 1
50
100
150
时间（min）
ASP三元
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第八章 乳状液与泡沫
8.3 乳状液稳定理论及影响因素
8.3.3 温度的影响 升温不利于“稳定”。
（不利于稳定。）
非离子型乳化剂稳定的乳状液（O/W）： 外加电解质，强化溶剂极性，降低界面吸附，界面膜被削弱，
易于聚并。
对于W/O型乳状液，电解质影响不明显。
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第八章 乳状液与泡沫
8.3 乳状液稳定理论及影响因素
8.3.5 固体粉末稳定乳状液
固体粉末乳化剂：CaCO3、黏土、碳黑、石英粉、碱金属硫酸盐、 氧化物、硫化物等。
乳状液是高能量体系。 要得到稳定的乳状液，需要降低界面能，利用可吸附于油/水界 面的乳化剂，通过形成稳定、坚固的界面膜，得到稳定的乳状液。
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第八章 乳状液与泡沫
8.1 乳状液的一般性质
8.1.1 乳状液的命名 普通乳状液分两种：
（1）外相为“水相”，内相为“油相”，称水包油乳状液，以O/W表 示，如：牛奶；
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第八章 乳状液与泡沫
8.1 乳状液的一般性质
纯净的水与油在一起搅拌，并不能形成稳定的乳状液，为什么？
乳状液的生成过程，实质是一种液体在另一种不相溶液体表面的
铺展过程：
油在水表面的铺展—W/O 水在油表面的铺展—O/W
油/水界面增大，界 面能升高，不稳定。
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第八章 乳状液与泡沫
8.1 乳状液的一般性质
8.1.2 液珠（粒径）分布
一般乳状液，外观为乳白色不透明的液体—“乳状液”由此得名。 实际上，外观颜色与质点大小密切相关。
微乳状液： 0.01~0.1μm 液珠大小与外观 胶 束：＜0.01μm
液珠粒径
外观
大滴 ＞1μm 0.1~1μm 0.05~0.1μm ＜0.05μm
静电斥力
非离子乳化剂无此功能。
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第八章 乳状液与泡沫
8.3 乳状液稳定理论及影响因素
8.3.1 乳化剂的稳定作用 （4）溶剂化膜保护作用 乳化剂分子具有特殊极性——分散介质产生溶剂化作用，溶剂分子
定向包围在分散相液珠周围。 水溶剂：水化膜 油溶剂：油溶剂化膜 阻碍液珠聚并
0.25
0.20
破裂率（D）
0.15
0.10
0.05
0.00
0
5
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10
15
20
时间（天）
一级乳液稳定性随时间的变化（M=0.6%，70℃）
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25
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第八章 乳状液与泡沫
8.3 乳状液稳定理论及影响因素
8.3.3 温度的影响 升温不利于“稳定”。
升温： （1）乳化剂溶解度增大，界面Γ下降，界面膜强度下降； （2）外相粘度下降，液珠热运动加速，增大碰撞的机会， 易于聚并。
则外相性质与染料相同。 如：苏丹红（Ⅲ）—油溶性；荧光红、亚甲蓝—水溶性。
（3）电导法：一般 O/W电导＞W/O电导。 注意：若W/O中水相百分数高，或使用了离子型乳化剂，同样可能有 高电导性，故此法有时不可靠。
（4）滤纸润湿法（简便、快捷）：O/W型—扩散快；W/O型—扩散慢。
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（2）外相为“油相”，内相为“水相”，称油包水乳状液，以W/O表 示，如：一些化妆品、润肤膏；油田上水驱阶段的乳化油；
微乳液：W/O、O/W、双连续相三种可能形式。 在活性剂用量较大且加入相当量的脂肪醇等极性物质时，可得到
粒径为几个nm到100nm的透明或半透明乳液，即微乳状液，简称微乳 液或微乳。
可分辨出两相 乳白色溶液 乳状液 蓝白色溶液 灰色半透明 微乳状液 透明液体
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第八章 乳状液与泡沫
8.1 乳状液的一般性质
8.1.2 液珠（粒径）分布 实际上，液珠的大小并不完全均匀， 有一定的分布：0.1μm~10μm（或更大）。 动态特性：液珠分布随时间而变，以此可衡量乳状液的稳定性。
0.25
0.20
破裂率（D ）
0.15
0.10
0.05
0.00 0
5
10
15
20
25
30
时间（天）
一级乳液稳定性随时间的变化（M=0.6%，45℃）
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第八章 乳状液与泡沫
8.3 乳状液稳定理论及影响因素
8.3.3 温度的影响 升温不利于“稳定”。
问题：非离子型乳化剂稳定的乳状液，加热后如何变化？ 加热，水溶性下降，转向油相，同样离开相界面。
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第八章 乳状液与泡沫
8.3 乳状液稳定理论及影响因素
8.3.4 电解质的影响 离子型乳化剂稳定的乳状液（O/W）：
外加电解质压缩双电层，减弱了液珠间的静电斥力，增大了碰 撞、聚并的机会，促进破乳。
第八章 乳状液与泡沫
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