微乳状液
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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
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。
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.
wk.baidu.com
水
2014-6-20
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。
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）
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
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。
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。
01
02 03
微乳状液及其微观结构
04
05
微乳状液的性质
微乳状液的形成机理
微乳状液的应用
微乳状液的制备
微乳状液的定义
由水、油、表面活性剂和助表面活性剂以适当的比例自发形 成透明或半透明的稳定体系，形成的分散相液滴直径约为 10～100nm。 组成 : H2O相, 油相,表面活性剂
•
• •
热力学 ： 稳定，离心不分层
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。
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
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
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。
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"。
（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
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。
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
2014-6-20
微乳状液的应用
• 三次采油技术的发展对微乳液的要求越来 越高,不仅要求它具有较低的油水界面张力 和低吸附值,而且要求它与油藏流体配伍性 好和成本低廉"所以,发展具有耐高盐量!耐高 温!低吸附损耗!低成本等特点的表面活性剂 成为了未来的发展趋势"。 • 另外,微乳液在药剂学，微乳化燃料，金属 加工，纺织染整加工 ，催化剂等也有应用。
2014-6-20
谢谢大家!
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" 。
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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。
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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
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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.
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水
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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。
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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）
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
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。
液滴大小 ：10nm-100nm 光学特性 ：透明，各向同性
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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。
01
02 03
微乳状液及其微观结构
04
05
微乳状液的性质
微乳状液的形成机理
微乳状液的应用
微乳状液的制备
微乳状液的定义
由水、油、表面活性剂和助表面活性剂以适当的比例自发形 成透明或半透明的稳定体系，形成的分散相液滴直径约为 10～100nm。 组成 : H2O相, 油相,表面活性剂
•
• •
热力学 ： 稳定，离心不分层
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。
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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。
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
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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
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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。
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"。
（正）胶束， 反胶束。
界面张力 mN〃m-1
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10－6～10－1
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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
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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”。
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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。
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
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微乳状液的应用
• 三次采油技术的发展对微乳液的要求越来 越高,不仅要求它具有较低的油水界面张力 和低吸附值,而且要求它与油藏流体配伍性 好和成本低廉"所以,发展具有耐高盐量!耐高 温!低吸附损耗!低成本等特点的表面活性剂 成为了未来的发展趋势"。 • 另外,微乳液在药剂学，微乳化燃料，金属 加工，纺织染整加工 ，催化剂等也有应用。
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