微乳状液
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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7章乳状液
式中，r-内相液珠半径；ρ 1－内相的密度；
ρ 2－外相的密度；η －代表外相的粘度。
液珠的运动速度越慢液珠间的碰撞的机率减少有利 于乳状液的稳定。 界面膜的形成与界面膜的强度是乳状液稳定性最主 要的影响因素。
乳状液稳定的方法通常有：
a选择合适的乳化剂，使乳状液液滴的界面吸附膜有较好的机械 强度和韧性； b选择乳化剂和调节离子强度，使乳状液表面形成扩散双电层； c合适的乳化方法，提高乳化设备对液体的分散效力； d利用增调剂，提高分散介质的粘度并尽可能增加界面膜的强 免尽量减少两相的比重差，防止由于重力作用而产全的乳折。
1）离心分离法 在相同的离心速度下将欲比较稳定的乳状液分离一定时间（如 1min，5min，10min等）观察它们的分层情况，分层时间需时间 越长的越稳定。
2）生存时间法 生存时间是指分散相液滴在分散相欲分散介质界面上稳定 存在的时间。生存时间越长，可形成的乳状液越稳定。 3）液滴大小及分布比较法 在显微镜下观察乳状液内相液滴大小及分布，液滴平均直径越 小，越均匀，乳状液越稳定。
表7.1 乳状液液滴大小与外观
液滴大小
大滴 >1um 0.1～1um 0.05～0.1um
外观
可分辨出有两相存在 乳白色乳状液 蓝白色乳状液 灰白色乳状液
<0.05um
透明
7.1.3乳状液的粘度 Φ <0.02，乳状液粘度可用Einstein公式表示：
0 (1 2.5)
η－乳状液粘度；
2.染色法 油溶性染料：乳状液整体带色，则为w／o型： 液珠带色，则为o／w型。 水溶性染料：乳状液整体带色，则为o／w型： 液珠带色，则为w／o型。
3.电导法
图7-1 测量若状液类型仪器的线路
第四章乳状液及微乳状液PPT课件
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
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水 油
返回
2020/5/10
• 注：定向楔理论做为一种假说尚存在不足 之处，其中之一就是一价金属皂的极性头并不 一定比非极性尾粗大，因此有许多例外情况。
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2020/5/10
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2020/5/10
相体积
一些乳状液的内相浓度可以超过0.74 很多，却并不发生变型。
（a） 不均匀液珠形成的密堆积乳状液示意图 （b） 形成多面体后密堆积乳状液示意图
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2020/5/10
二、乳化剂分子构型
乳化剂分子的空间构型（分子中极性基 团和非极性基团截面积之比）对乳状液的类 型起重要作用。
染色法微观示意图(以苏丹Ⅲ为例）
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2020/5/10
乳状液类型
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。
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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2020/5/10
3．电导法
通常O/W型乳状液有较好的导电性 能，而W/O型乳状液的导电性能却很差。 （但若乳状液中有离子型乳化剂，也有 较好导电性）。
将乳化剂比喻为两头大小不等的楔子， 若要楔子排列的紧密且稳定，截面积小的 一头总是指向分散相，截面积大的一头留 在分散介质中，此即为楔子理论。
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液
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乳状液的制备和性质
互碰撞末的稳定作用
• (左) θ>90°,颗粒不能被水润湿而更多地进入油中，
易生成W/O型
• (中) θ=90°,颗粒的亲水亲油性均等 • (右) θ<90°,颗粒能被水润湿而更多地进入水中，易 生成O/W型
• 根据空间效应, 为使固体微粒在分散相的周
围排列成紧密的固体膜, 固体粒子的大部分 应当处在分散介质中, 这样粒子在油-水界 面上的不同润湿情况就会产生不同类型的 乳状液.
操作条件对乳状液制备的影响
• (1) 搅拌强度越高, 乳状液液滴平均粒径越小, 因 而表观粘度越大
• (2) 随搅拌时间的延长, 乳状液表观粘度不断上升, 但上升幅度越来越小, 最后趋于平衡
• (3) 搅拌初期搅拌强度的影响大, 随时间的推移, 不同搅拌强度的乳状液的表观粘度的差别增强, 达到最大值后开始减小, 最终趋于同一平衡值
一、乳状液性质
•乳状液：由两种或几种互不相溶或部分相溶的液体所形 成的多相（非均相）分散体系 •组成：分散相（内相，不连续相）与分散介质（外相， 连续相）
•乳状液是多相分散系统，具有很大的液 - 液界面，因而 有高的界面能，是热力学不稳定系统，其中的液珠有自发 合并的倾向。如果液珠相互合并的速率很慢，则认为乳状 液具有一定的相对稳定性
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
一方弯曲以使该界面面积较小.
• 若γF-O > γF-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, 属于此类;
第五章 乳状液 PPT
水
水
油
油
水
水
油
油
2、乳状液的特点
多相体系，相界面积大，表面自由能高，热力学 不稳定系统。
稳定乳状液的因素
乳化剂 固体粉末 天然物质
在分散相周围形成坚固的保护膜； 降低界面张力； 形成双电层。
乳化剂(emulsifier)： 能使乳状液较稳定存在的物质。 乳化作用：乳化剂能使乳状液比较稳定存在的作用。
剂。这些化合物的分子量大，在界面上不能整齐排列，虽然 降低界面张力不多，但它们能被吸附在油水界面上，既可以 改进界面膜的机械性质，又能增加分散相和分散介质的亲和 力，因而提高了乳状液的稳定性。 常用的高聚物乳化剂有聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠盐以及聚 醚型非离子表面活性物质等。其中有些分子量很大，能提高 O/W型乳状液水相的粘度，增加乳状液的稳定性。
工业上，为提高乳状液的黏度，常加入某些特殊组 分，如天然或合成的增稠剂。
5、 液滴大小及其分布
乳状液液滴的大小及其分布对乳状液的稳定性有 很大的影响，液滴尺寸范围越窄越稳定。当平均粒子 直径相同时，单分散的乳状液比多分散的稳定。
6、粉末乳化剂的稳定作用
许多固体粉末如黏土、炭黑等是良好的乳化剂。粉 末乳化剂和通常的表面活性剂一样，只有当它们处在 内外相界面上时才能起到乳化剂的作用。
油 水
W/O型
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液。
液滴聚结速度
将油、水、乳化剂共存的体系进行搅拌时，乳 化剂吸附于油水界面，形成的油滴、水滴都有自发聚 结减小表面能的趋势。在界面吸附层中的乳化剂，其 亲水基有抑制油滴聚结的作用，其亲油基则阻碍水滴 聚结。
乳化剂溶解度
定温下，将乳化剂在水相和油相中的溶解度之比定 义为分配系数。
第5章 乳状液及微乳状液 --乳状液和泡沫
乳状液类型的鉴别方法
• 稀释法 • 染料法 • 电导法 • 滤纸润湿法
鉴别乳状液方法： 1．稀释法
水加到O/W乳状液中，乳状液被稀释； 若水加到W/O型乳状液中，乳状液变稠，甚至被破坏。
如牛奶能被水稀释， 所以它是O/W型乳状液。
鉴别乳状液方法： 2．染色法
将极微量的油溶性染料加到乳状液中：
1. 若整个乳状液带有染料颜色的是W/O
水
一价碱金属皂类，形状是：
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
影响乳状液类型的因素
液滴聚结动力学因素说
1957年Davis提出，乳状液的类型取决于两种液滴的聚结 速度。在乳化剂、油、水一起摇荡时，油相与水相都破裂成液
= 7 + 0.33×7+1.9 ➖0.475×12 = 11.21 - 5.7 = 5.51 (6) HLB = E/5 = MH/M×100/5 = MH/M×20
=方法(1)结果=13.40 实验测试HLB值：12.0 ~ 12.50
HLB将表面活性剂结构与乳化效率之间的关系定量地表示出来。 这种数值主要来自经验值，虽然有时会有偏差，但仍有其实用价值。
第五章 乳状液及微乳状液
第一节 乳化作用及乳状液的类型
乳化作用(emulsification)：在一定条件下使不相混溶的两种液体形成有一 定稳定性的液液分散体系的作用。 乳状液(emulsion)：被分散的液体(分散相)以小液珠的形式分散于另一连 续的液体介质(分散介质)中，这种一种液体以小液珠形式分散于与其不相 混溶的另一种液体中所构成的热力学不稳定体系；一般分散相的直径大于 100 nm，是一种粗粒分散系统。
微乳状液的理论研究进展
维普资讯
化
学
工 程
师 ２０ ０ ７年 Ｉ ２月
Ｃ ｅ ｃ Ｅ ｇｎｅ ｈｍｉ ｌ ａ７）２— ０ １ ３ １０ １４ ２０ １ ０ ３ —０
综 述
微 乳 状 液 的理 论研 究进 展
王桂香 ， 韩恩 山 ， 许 寒
（ 后来 逐 步发 展 为 混 合 膜 理论 ） （ ） ｎｏ ， ｈｎ— ； ２ Ｗｉｓｒ Ｓ ｉ ｏ ｄ ，ｒ ｅｇ ａ Ｆｉ ｒ 等提 出 的 “ ｂ 肿胀 胶 团” 说 （ 学 又称 为 溶 液
作 用下形 成 的 热 力学 稳 定 的 、 向 同性 的 、 明 的 各 透 均相分 散体 系 ¨ 。而 后 ３ Ｏ余 年 中 ， 于 微 乳 状 液 关 的研究 ， 直 未 取得 较 大进 展 。７ 一 Ｏ年代 初 期 ， 由于 中东石 油战 争 引 起 西方 国家 对 三次 采 油 中微 乳 状 液驱油技 术 的高度重 视 ， 而推 动 了微 乳 状 液 的理 从 论研究 与应 用 实 践 。我 国现 对 于 微 乳 状 液 的研 究 还处于起 步阶段 ， 正是 因为微 乳状 液 具 有许 多优 但 良的性质 ， 使得越 来越 多的人 对它进 行关 注 。
Ｔｈ ｏ ｅ ｉ ｎｖ ｓｉ ａ ｉ ｖｅｏ ｅ ｒ ｔｃ ｉ ｅ ｔｇ ｔｏｎ ｄｅ ｌｐｍ ｅ ｆ ｍ ｉｒ ｅ ｕｌｉｎ ｎｔｏ ｃ ｏ ｍ ｓｏ Ｗ ＡＮＧ ｉ— ｘａ ｇ．ＨＡＮ Ｇｕ ｉｎ Ｅｎ — ｓ ａ ｈ ｎ．ＸＵ ｎ Ｈａ
（ｃ ｏｌ ｆ ｈ ｍｃｌ ｎｉｅｒ ｇａｄＴｃ ｎｌ ｙ ｅｅ ｎｖｒｔ ｏ ｅｈｏｏ ， ｉ ｊ ０ １０， ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｅ ｉ ｇｎｅｉ ｎ ｅｈｏｏ ，Ｈ ｂ ｉ ｉ ｓｙ ｆ ｃｎ ｌ Ｃ ａＥ ｎ ｇ Ｕ ｅ ｉ Ｔ ｙ ｇ Ｔａ ｉ ３０ ３ Ｃ ｉａ ｎｎ
化
学
工 程
师 ２０ ０ ７年 Ｉ ２月
Ｃ ｅ ｃ Ｅ ｇｎｅ ｈｍｉ ｌ ａ７）２— ０ １ ３ １０ １４ ２０ １ ０ ３ —０
综 述
微 乳 状 液 的理 论研 究进 展
王桂香 ， 韩恩 山 ， 许 寒
（ 后来 逐 步发 展 为 混 合 膜 理论 ） （ ） ｎｏ ， ｈｎ— ； ２ Ｗｉｓｒ Ｓ ｉ ｏ ｄ ，ｒ ｅｇ ａ Ｆｉ ｒ 等提 出 的 “ ｂ 肿胀 胶 团” 说 （ 学 又称 为 溶 液
作 用下形 成 的 热 力学 稳 定 的 、 向 同性 的 、 明 的 各 透 均相分 散体 系 ¨ 。而 后 ３ Ｏ余 年 中 ， 于 微 乳 状 液 关 的研究 ， 直 未 取得 较 大进 展 。７ 一 Ｏ年代 初 期 ， 由于 中东石 油战 争 引 起 西方 国家 对 三次 采 油 中微 乳 状 液驱油技 术 的高度重 视 ， 而推 动 了微 乳 状 液 的理 从 论研究 与应 用 实 践 。我 国现 对 于 微 乳 状 液 的研 究 还处于起 步阶段 ， 正是 因为微 乳状 液 具 有许 多优 但 良的性质 ， 使得越 来越 多的人 对它进 行关 注 。
Ｔｈ ｏ ｅ ｉ ｎｖ ｓｉ ａ ｉ ｖｅｏ ｅ ｒ ｔｃ ｉ ｅ ｔｇ ｔｏｎ ｄｅ ｌｐｍ ｅ ｆ ｍ ｉｒ ｅ ｕｌｉｎ ｎｔｏ ｃ ｏ ｍ ｓｏ Ｗ ＡＮＧ ｉ— ｘａ ｇ．ＨＡＮ Ｇｕ ｉｎ Ｅｎ — ｓ ａ ｈ ｎ．ＸＵ ｎ Ｈａ
（ｃ ｏｌ ｆ ｈ ｍｃｌ ｎｉｅｒ ｇａｄＴｃ ｎｌ ｙ ｅｅ ｎｖｒｔ ｏ ｅｈｏｏ ， ｉ ｊ ０ １０， ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｅ ｉ ｇｎｅｉ ｎ ｅｈｏｏ ，Ｈ ｂ ｉ ｉ ｓｙ ｆ ｃｎ ｌ Ｃ ａＥ ｎ ｇ Ｕ ｅ ｉ Ｔ ｙ ｇ Ｔａ ｉ ３０ ３ Ｃ ｉａ ｎｎ
乳状液与微乳液型制剂
WENKU DESIGN
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2023-2026
ONE
KEEP VIEW
乳状液与微乳液型制 剂
WENKU DESIGN
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WENKU
REPORTING
https://
CATALOGUE
目 录
• 乳状液型制剂简介 • 微乳液型制剂简介 • 乳状液与微乳液型制剂的比较 • 乳状液与微乳液型制剂的制备技术 • 乳状液与微乳液型制剂的发展趋势与展望
于形成稳定的乳状液。
高透光性
微乳液外观透明或半透明，具有较 高的透光性，可透过光线。
热稳定性
微乳液对温度变化有一定的稳定性， 不易因温度升高而发生相分离。
微乳液的应用领域
化妆品
药物传递
微乳液在化妆品中广泛 应用，如面霜、防晒霜、
洗发水等。
微乳液作为药物载体， 可提高药物的溶解度和
生物利用度。
农业领域
PART 02
微乳液型制剂简介
定义 活性剂和助表面活性剂按适当比例混 合而成的透明或半透明的液体体系。
分类
根据组成和结构，微乳液型制剂可分 为单相和多相微乳液。
微乳液的物理性质
低界面张力
微乳液的界面张力较低，通常在 10^-7~10^-3 N/m之间，有利
微乳液的制备技术
热力学法
利用热力学原理，通过调节油、水、 表面活性剂和助表面活性剂的比例， 形成微乳液。
快速混合法
将油、水、表面活性剂和助表面活性 剂快速混合，通过高速搅拌形成微乳 液。
超声波法
利用超声波的振动和空化作用，使油、 水、表面活性剂和助表面活性剂混合 形成微乳液。
薄膜法
将油、水、表面活性剂和助表面活性 剂分别通过薄膜，在薄膜的挤压下形 成微乳液。
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• 乳状液型制剂简介 • 微乳液型制剂简介 • 乳状液与微乳液型制剂的比较 • 乳状液与微乳液型制剂的制备技术 • 乳状液与微乳液型制剂的发展趋势与展望
于形成稳定的乳状液。
高透光性
微乳液外观透明或半透明，具有较 高的透光性，可透过光线。
热稳定性
微乳液对温度变化有一定的稳定性， 不易因温度升高而发生相分离。
微乳液的应用领域
化妆品
药物传递
微乳液在化妆品中广泛 应用，如面霜、防晒霜、
洗发水等。
微乳液作为药物载体， 可提高药物的溶解度和
生物利用度。
农业领域
PART 02
微乳液型制剂简介
定义 活性剂和助表面活性剂按适当比例混 合而成的透明或半透明的液体体系。
分类
根据组成和结构，微乳液型制剂可分 为单相和多相微乳液。
微乳液的物理性质
低界面张力
微乳液的界面张力较低，通常在 10^-7~10^-3 N/m之间，有利
微乳液的制备技术
热力学法
利用热力学原理，通过调节油、水、 表面活性剂和助表面活性剂的比例， 形成微乳液。
快速混合法
将油、水、表面活性剂和助表面活性 剂快速混合，通过高速搅拌形成微乳 液。
超声波法
利用超声波的振动和空化作用，使油、 水、表面活性剂和助表面活性剂混合 形成微乳液。
薄膜法
将油、水、表面活性剂和助表面活性 剂分别通过薄膜，在薄膜的挤压下形 成微乳液。
6.微小乳状液
实验六微小乳状液的制备和粒子大小的测定【实验目的】1.了解微小乳状液的制备条件和掌握制备微小乳状液的方法；2.了解用激光颗粒分布测量仪粒子大小的原理和实验方法。
【实验原理】1.微小乳状液的概念和制备（1）微小乳状液乳状液和微乳状液是分散体系中应用较广的两个体系。
微乳状液颗粒较小（d<0.1um）,可自发形成，是热力学稳定体系。
但它的缺点是表面活性剂用量大，而且体系用介质稀释时，微乳状液极易遭到破坏。
乳状液虽然表面活性剂用量少，但颗粒较大，是热力学不稳定体系。
其不稳定表现是：①絮凝：液滴互相接近时由于质点间范氏力作用而发生絮凝，但絮凝是可逆的，轻轻摇动，絮凝液滴可重新分散；②合并：两个或多个液滴相互接近时发生液滴合并，或以絮凝液滴合并。
此过程如果继续，最后可导致体系分成油－水两层，乳状液完全破坏；③分层：分散相和连续相由于密度不同而发生液滴下沉或上浮现象，其结果是液滴密集下层或上层，液滴在体系中分布不均匀。
关于液滴合并问题，已有大量合并工作。
现在解决这个问题的最好方法是采用乳化剂的复配（如用Tween型和Span型或离子性表面活性剂和高碳醇复配），在油水界面上形成强度较大的界面膜。
解决乳状液分层的关键是液滴大小，液滴变小，扩散作用增加。
液滴越小，扩散速度越大。
扩散作用是质点由不均匀分布到均匀分布。
因此，液滴直径变小到一定程度，由沉降作用造成体系的不均匀基本上可被扩散作用消除。
正因为如此，80年代初已经对微小乳状液（miniemulsion）开始感兴趣。
它的直径在0.1-0.5um之间，是介于微乳状液和一般乳状液之间的一种分散体系。
这种乳状液因颗粒较小，可较长时间放臵而没有明显分层现象。
（2）微小乳状液的制备①用离子性表面活性剂和高碳脂肪醇（醇中碳原子数在12－18之间）作混合乳化剂（离子性表面活性剂与高碳醇摩尔比在1:1~1:3之间），先将脂肪醇与离子性表面活性剂水溶液混合，在高于脂肪醇熔点温度搅动30～60min，然后再把油相加入水相进行乳化。
表面物理化学 第5章 微乳状液
微乳液的形成要有适当组成的表面活性剂、助表面 活性剂、盐浓度以及温度等多种因素，故需要制作相 图，寻找合适的组成和配方以及工艺条件。 影响微乳液形成的因素有4个：油、水、表面活性 剂和温度，需要用一个三棱柱表示。
其中油（O）可以是单组分，也可以是混合物；水 （W）可以是纯水，也可以是电解质溶液；表面活性剂 （S）可以是单一的，也可以是混合表面活性剂。 用的最多的是恒温相图，反映了某温度下体系的相 态随组成变化的情况。 右图是一个三元相图， 是表面活性剂在油水两相中 溶解度相当时的微乳液体系 的典型相图。等边三角形三 个顶点分别为水（W）、油 （O）、表面活性剂（S）。
（2）助表面活性剂的影响 单碳氢链的离子型表面活性剂在形成微乳时，需要 加入助表面活性剂（中等长度碳氢链的醇），主要是 起调节主表面活性剂临界堆积参数的作用。 助表面活性剂亲水基较小，插入表面活性剂定向单 层后，形成混合膜，使该混合界面膜的临界堆积参数 变大，有利于微乳液的形成
（3）反离子的影响 将阴离子表面活性剂的反离子由钠离子改为钾离子， 也能促进O/W型微乳液形成。原因是钠离子与水的结合 能力大于钾离子，即水化钠离子大于水化钾离子。换 成钾离子后，表面活性剂阴离子与反离子一起占的面 积变小，头基变小，有利于O/W型微乳的形成。
5.5 影响微乳体系形成 及其类型的因素
（1）表面活性剂分子几何构型的影响 只有能形成适当界面膜的表面活性剂或混合表面活 性剂体系才能形成微乳状液，关键在于所形成的界面 膜的自发弯曲的情况。 一般形成微乳状液表面活性剂的P值（临界堆积参数） 在1附近。P略小于1时，疏水基端体积较小，头基较大， 易形成O/W型微乳；P略大于1时，疏水端体积较大， 形成W/O型微乳；当P→1时，形成双连续相微乳。
该模型认为，当含水量在渗滤阈值之上时，油包水 型中水的液滴增多，导致液滴间发生频繁的黏性碰撞， 结果是在油连续相中形成许多细小的水通道，溶液中 反离子也能够通过，使得溶液导电能力迅速上升。含 水量继续增加，κ值也相应增加，一直达到最大κ值 时微乳转变为O/W型。 此时对应水的质量分数约为0.64，再继续增加水量， 体系的κ值反而下降，这是因为稀释的作用，使溶液 中离子浓度下降，电导率下降。 在该实例中ωc=0.16，在水的质量分数为0.43～ 0.64时为双连续型微乳，大于0.64时是O/W型微乳。
其中油（O）可以是单组分，也可以是混合物；水 （W）可以是纯水，也可以是电解质溶液；表面活性剂 （S）可以是单一的，也可以是混合表面活性剂。 用的最多的是恒温相图，反映了某温度下体系的相 态随组成变化的情况。 右图是一个三元相图， 是表面活性剂在油水两相中 溶解度相当时的微乳液体系 的典型相图。等边三角形三 个顶点分别为水（W）、油 （O）、表面活性剂（S）。
（2）助表面活性剂的影响 单碳氢链的离子型表面活性剂在形成微乳时，需要 加入助表面活性剂（中等长度碳氢链的醇），主要是 起调节主表面活性剂临界堆积参数的作用。 助表面活性剂亲水基较小，插入表面活性剂定向单 层后，形成混合膜，使该混合界面膜的临界堆积参数 变大，有利于微乳液的形成
（3）反离子的影响 将阴离子表面活性剂的反离子由钠离子改为钾离子， 也能促进O/W型微乳液形成。原因是钠离子与水的结合 能力大于钾离子，即水化钠离子大于水化钾离子。换 成钾离子后，表面活性剂阴离子与反离子一起占的面 积变小，头基变小，有利于O/W型微乳的形成。
5.5 影响微乳体系形成 及其类型的因素
（1）表面活性剂分子几何构型的影响 只有能形成适当界面膜的表面活性剂或混合表面活 性剂体系才能形成微乳状液，关键在于所形成的界面 膜的自发弯曲的情况。 一般形成微乳状液表面活性剂的P值（临界堆积参数） 在1附近。P略小于1时，疏水基端体积较小，头基较大， 易形成O/W型微乳；P略大于1时，疏水端体积较大， 形成W/O型微乳；当P→1时，形成双连续相微乳。
该模型认为，当含水量在渗滤阈值之上时，油包水 型中水的液滴增多，导致液滴间发生频繁的黏性碰撞， 结果是在油连续相中形成许多细小的水通道，溶液中 反离子也能够通过，使得溶液导电能力迅速上升。含 水量继续增加，κ值也相应增加，一直达到最大κ值 时微乳转变为O/W型。 此时对应水的质量分数约为0.64，再继续增加水量， 体系的κ值反而下降，这是因为稀释的作用，使溶液 中离子浓度下降，电导率下降。 在该实例中ωc=0.16，在水的质量分数为0.43～ 0.64时为双连续型微乳，大于0.64时是O/W型微乳。
微乳状液形成理论和配方
微乳状液形成理论和配方
微乳状液形成理论是指液体被搅拌或均质化时，由于外力的作用，液体的表面能量会发生变化，使液体分子之间的相互作用力增强，形成一种稳定的微乳状结构，从而形成微乳状液。
配方：
1.组成：
A.乳化剂：乳化剂是一种能够形成微乳状结构的物质，其中常用的有聚乙二醇（PEG）、半乳糖、卵磷脂等。
B.润湿剂：润湿剂是一种能够改善液体的流动性和稳定性的物质，其中常用的有硬脂酸、甘油、卵磷脂等。
C.增稠剂：增稠剂是一种能够改善液体的粘度的物质，其中常用的有硅氧烷、纤维素、聚氧化乙烯等。
2.比例：
根据要求，确定每种成分的比例，以使液体具有良好的流动性和稳定性。
微乳液PPT课件
• 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
–
胶囊以延迟破胶剂在油田中应用，改善裂缝导流能力，提高 33
油气井产量。
3
乳状液的结构
• 简单乳状液 • 双重或多重乳状
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，常用作 活性组分的贮器。
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乳状液的制备 —— 混合方式
• 机械搅拌：以4000~8000r/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：国产设备可制取10mm左右的液滴。 • 超声波乳化器： • 均化器（homogenizer）：是机械加超声波的复
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。
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水-表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图
各向异性 单相区
– 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。
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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
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微乳状液的研究现状
微乳液的性质及应用
混合两个微乳液
反应物B
形成沉淀
Hale Waihona Puke 优点：▪ 无需借助复杂的实验装置，易于实现
▪ 便于控制纳米粒子的尺寸和组成
微 乳 液 法 制 备 纳 米 粒 子 工 艺
微乳液作为反应介质——无机反应应用举例
种子辅助微乳液合成BaCrO4纳米粒子
微乳体系：
NaCrO4/NaAOT/Ba(AOT)2/异辛烷
(W/O)
与油、水混溶性
微乳液的性质——三元微乳体系的相图
三元微乳体系的相图
微乳液相行为
油相 水相
油相
WinsorⅠ
双连续相 水相
Winsor Ⅲ
油相 水相
单相微乳液
WinsorⅡ
Winsor Ⅳ
二、微乳液的主要应用
日用化工：上光蜡，化妆品，洗涤产品 三次采油
医药：微乳化注射药剂
农药：微乳化农药
胶团溶液
极稀溶液
稀溶液
CMC浓度下的溶液
大于CMC浓度的溶液
表面张力
CMC浓度下的溶液
cmc
cB
表面活性剂显著降低溶液表便面张力！！
微乳液的发现与形成——乳状液
乳 状 液
乳状液的特征：
1. 多相体系，至少存在两个 相； 2. 至少存在两个液相；
3. 两个液相必须不互溶；
4. 至少有一项分散于另一项 中；
乳状液－中空纤维膜
萃取不受热力学平衡限 制，但液膜不稳定
Striping
Feed
EM Striping
EM
EM
Feed
Striping
EM
EM
Striping
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混合膜理论
• 1.在油-水界面中加入表面活性剂后，在界 面上形成一层单分子膜，油-水界面的表面 张力为Po/w,加入表面活性剂后降至p1，则 相应的表面膜压π与它们的关系为： p1=Po/w-π • 2.再加入助表面活性剂后，则界面就是由表 面活性剂，助表面活性剂和油组成的混合 膜。在混合膜的两侧，形成了不同特性的 油/膜界面（O/M)和水/膜界面（W/M),因此 这种膜又叫双层膜。Po/w降至P(o/w)a,π升 至πG，总的界面张力为：Pt=P(o/w)a-πG
多，一般需加 助表面活性剂
浓度大于CMC 即可。
体系组成
三组分： 表面活性剂 ＋油＋水
三组分： 二组分： 非离子表面活性剂＋ 表面活性剂＋ 油＋水（或盐水） 水（或油） 四组分：离子型表面活性 三组分： 表面活性剂＋ 剂＋油＋助表面活性剂 ＋水（或盐水） 油＋水 与油、水在一定 范围内可混溶 能增溶油或水 直至达到饱和
2014-6-20
微乳状液的制备
• 微乳状液形成时不需要外力，主要是匹配成分中的各种成分。目前采 用HLB法，PLT法，表面活性剂分配法，盐度扫描法等来寻找这种匹 配关系。 • 例：盐度扫描法 当水-油-乳化剂-助表面活性剂以一定比例确定后，向该体系中按浓 度由低到高顺序加入盐，体系呈三种状态： WinsorⅠ、WinsorⅡ和Winsor Ⅲ（见图）。
2014-6-20
混合膜理论
• π’w<π'o,油侧的展开程度比水侧的大，导致 Ao>Aw,从而形成W/O微乳状结构。 • 若体系中部分膜π’w>π'o，另一部分π’w<π'o, 则形成双连续相结构。 • π’w=π'o，则形成层状液晶结构。 • 可以认为，在油-双层膜-水三相平衡体系中，πGπ>0是形成微乳状液的必要条件， • 而π’w不等于π'o是形成微乳状液的充分条件。
2014-6-20
参考资料
• 参考资料
• 胶体与表面化学 第四版 沈钟 赵振国。 • 微乳化技术及应用进展 2011年第09期 王笃政-王鹏，刘 晓逾，向阳。 • 微乳液系统的研究和应用现状与展望* 邵庆辉,古国榜,章 莉娟,沈培康 江苏化工 2002年2月 第30卷第1期 • 微乳液的应用 翟伟 科技向导 2014年03期
2014-6-20
微乳状液性质
• 5.超低界面张力 • 表面活性剂加入水中后水的表面张力一般从 72mN/m降至30~40mN/m,在油水界面可以降得更 低。 • 6.碳链数的相关性。 • 正构阴离子表面活性剂中的碳原子数应等于油分 子中碳原子数加上辅助剂分子中的碳原子数，若 符合此相关性，可得较合适的微乳状液组分匹配。
微乳状液的应用
• 6.在有机合成中的应用 微乳液作为有机反应 溶剂的优越性在于它对极性物和非极性物的增溶 能力,以及能密集和浓缩试剂的特性"微乳液在有机 合成中主要有三类应用:克服试剂的不相容问题;微 乳催化反应;微乳影响反应的区域选择性。 • 7.在制备纳米颗粒中的应用 微乳液可制备多种 纳米材料,包括纳米催化材料,无机化合物纳粒,聚 合物纳粒,金属单质和合金,磁性氧化物颗粒,高温 超导体等"。
2014-6-20
混合膜理论
• 导致双层膜弯曲的力：πG-π。在弯曲前,若πGπ>0，则总界面张力小于0，满足了微乳状液的形 成条件。 • 另一方面，在平板双层膜时，虽π’w>π'o,但膜 两侧每个表面活性剂分子的表观面积相等，即 Ao=Aw。形成弯曲膜时Ao<Aw,油侧的表面活性 剂分子展开的程度比水侧的小，形成O/W型微乳 状液。（图7-15）
（正）胶束， 反胶束。
界面张力 mN〃m-1
2014-6-20
101
10－6～10－1
1～140
乳状液与微乳状液及胶束 溶液的性能比较
性能
稳定性 外观 分散体系 宏乳状液 不稳定 离心易分层 不透明 微乳状液 稳定 离心不分层 透明或近乎透明 胶束溶液 稳定 不分层 一般透明
表面活性 剂用量
少，一般不需 加助表面活性剂
液滴大小 ：10nm-100nm 光学特性 ：透明，各向同性
2014-6-20
助表面活性剂---脂肪醇， 胺
• 助表面活性剂---脂肪醇，胺 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 • 增加界面膜的流动性 – 增加柔性，减少微乳液生成时所需的弯曲能，使微乳 液液滴易生成。 • 调节表面活性剂的HLB值；不是主要。
2014-6-20
微乳状液的应用
用,从而提高药效。由于微乳农药提高了农药的药理性能和 利用效率,从而降低药液浓度,减少用量,具有经济环保的优 势"。 4.在食品工业中的应用 微乳液在食品工业中的应用,主要 为将水溶性物质增溶人三甘酷(油和脂肪的总称)然而,由于 微乳液体系中常用的中等链长的脂肪酷琪有生理毒性,以 致其在食品微乳液中被禁止使用"且选用的表面活性剂必 须对人体无害,使用量必须在各国规定的最大允许吞服量 以内。 • 5.在环境保护中的应用 修复土壤随着工业的发展,越 来越多的工业废水排放到土壤,影响植物的生长,其中含有 的一些有机物既不溶于水,又难以挥发"用微乳液洗涤土壤, 土壤中的污染物能溶解在微乳液的油相中,同时由于很低 的界面张力,土壤颗粒的润湿性有很大的改善,以致细的土 2014-6-20 壤颗粒也能得到良好的洗涤效果" 。
2014-6-20
谢谢大家!
2014-6-20
微乳状液的应用
• 8.在采油中的应用 • 通常的注水驱油法虽然可以提高采油率,但由 于地下沙岩的表面粘附了原油,不能为水所湿润,故 残油不易被水驱出,现在大约30%的原油被一次和 二次采油采出,另外大约20%的原油必须通过三次 采油采出"水外相微乳广泛应用于各个行业,在采油 中也有使用,微乳方法采油是指在经采油后的油井 中加入微乳系统,由于微乳体系的低界面张力可以 降低原油/盐水界面张力,采用适当的微乳配方使残 存的油脉相互聚结形成油带使之流向产油井,从而 达到深度采油的目的。
与油、 2014-6-20 水混溶性
O/W型与水混溶 W/O型与油混溶
微乳状液的类型
• 微乳液分为O/W型、W/O型和双连续相型 三种类型。
2014-6-20
微乳液形成机理
• 一：增溶理论 • 乳化剂(助表活剂)水
溶液→浓度大于CMC→形 成胶束→加入油→增溶 （图a）→增溶油量增加 →胶束溶胀成小油滴→形 成微乳液（图b和c）→继 续进行→微乳液转变为乳 状液（图d）。 • ①增溶过程是自发的， 故微乳液形成过程也是自 发的。 • ②微乳液的形成过程不可 逆。
2014-6-20
混合膜理论
2014-6-20
混合膜理论
• 图7-14 ：AB曲线为混合膜水侧的π-A曲线（A为 双层膜中每一个表面活性剂分子的表观面积，即 Ao,Aw分别为双层膜油侧与水侧的每个表面活性 剂分子的表观面积，）CD曲线为混合膜油侧的πA曲线；EF曲线由Langmuir膜天平实测的双层膜 π-A曲线，它等于AB与CD曲线之和。 • 图中的π'w和π'o为平面混合膜水侧与油侧的表面 膜压，而πw,πo为弯曲混合双层膜相应的表面膜 压。由于π’w不等于π'o，故在平面混合双层膜 中产生压力梯度πG,迫使油分子渗入膜两边自动 膨胀。
2014-6-20
乳状液与微乳状液及胶束 溶液的性能比较
分散体系 性能
宏乳状液
微乳状液 10－2～10－1µm
胶束溶液 10－3～10－2µm
稀溶液中为球状 ，浓溶液中可呈 各种形状。
•
质点大小
＞0.1µm
质点形状
多为球形
球形
体系类型
O/W型，W/O O/W型，W/O型，双连 型，多重型常为多 续相型。一般为均匀 分散体系。 分散体系。
2014-6-20
微乳状液的应用
• 微乳液是热力学稳定体系,具有许多优点:如方法简 便,无需强烈切作用,制得的产品稳定,可以长期放 置而不发生破乳!聚结!分层等现象;粘度低,易于稀 释,在容器上粘附少;微乳液具有增溶作用,具有很 好地利用价值。
• 1.化妆品 微乳状液有稳定性和透明性，相比粗乳状液， 化妆品的外观和性能都有改善。 • 2.脱模剂 过去用无机脱模剂较多，给操作人员带来不便， 现今在橡胶，塑料等行业改用涂喷微乳状液，提高了工效， 改善了产品的质量，又减少了环境污染。 • 3.农药 农药中的主要有效成分多数是不溶或难溶于水的, 选择适当的表面活性剂可以起到对这些主要成分的增溶作
2014-6-20
微乳液形成机理
• 二：混合膜理论
• 在水-油-表面活性剂-助表面活 性剂体系中,表面活性剂和助剂 形成混合膜,吸附在油水界面上
• 模型
油
构成双重膜的形式。由于混合
膜具有非常高的柔性,易于在油 水界面上弯曲,这种弯曲的程度
双重膜
和方向导致了不同的W/O型
O/W型的微乳液的形成.
水
2014-6-20
2014-6-20
微乳状液的制备
• 当盐量增加时，表面活剂和油受到“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”。
2014-6-20
微乳状液性质
• 1.光学性质 • 微乳状液为透明或半透明的分散体系，颗粒大小常在 0.2um以下，故在普通显微镜下不能观察到其颗粒。 • 2.颗粒大小及均匀性。 • 据实验研究，发现其颗粒一般都小于0.1um用电子显微镜 观察微乳状液时发现越细分散度越窄，当颗粒大小为 0.03um时，颗粒皆为同样大小的圆球。 • 3.导电性质。 • 若外相为水则导电性大，外相为油则导电性小。不能根据 导电性来区分粗乳状液和微乳状液。 • 4.稳定性 • 微乳状液很稳定，长时间放置不分层和破乳。