微乳液的制备及应用

工程师园地
文章编号:1002-1124(2004)02-0061-02
微乳液的制备及应用
王正平,马晓晶,陈兴娟
(哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨150001)
摘　要:本文翔实的介绍了微乳液的结构、性质、制备以及应用。

关键词:微乳液;性质;制备;应用中图分类号:T Q423192 文献标识码:A
Prep aration and application of microemulsion M A X iao -jing ,W ANG Zheng -ping ,CHE N X ing -juan
(Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China )
Abstract :In this article ,the conception ,structure ,properties ,preparation and application of micromeulsion have
been summarized.
K ey w ords :microemulsion ;property ;preparation ;application
收稿日期:2003-12-16
作者简介:王正平(1958-),男,教授,1982年毕业于浙江大学,硕士
生导师,主要从事精细化学品的研究开发工作。

1　前言
微乳液最初是1943年由H oar 和Schulman [1]
提
出的,目前,公认的最好的定义是由Danielss on 和Lindman [2]提出的,即“微乳液是一个由水、油和两亲性物质(分子)组成的、光学上各向同性、热力学上稳定的溶液体系”。

微乳液能够自发的形成,液滴被表面活性剂和助表面活性剂组成的混合界面膜所稳定,直径一般在10～100nm 范围内。

微乳液的结构有三种:水包油型(O/W )、油包水型(W/O )和油水双连续型。

O/W 型微乳液由油连续相、水核及界面膜三相组成。

水核内含有少量的助表面活性剂,油连续相内含有一些助表面活性剂与少量水,界面膜由表面活性剂与助表面活性剂组成,且体系中的表面活性剂仅存在于界面膜上。

界面膜上表面活性剂与助表面活性剂的极性基团朝向水核,两者分子数之比一般为1:2[3]。

W/O 型微乳液由水连续相、油核和界面膜组成,界面膜上表面活性剂与助表面活性剂的极性基团朝向水连续相。

油水双连续结构最初由Scriven [4]提出,是指油与水同时成为连续相,体系中任一部分油在形成油液滴被水连续相包围的同时,与其它部分的油液滴一起组成了油连续相,将介于液滴之间的水包围。

同样,体系中的水液滴也组成了水连续相,将介于水液滴之间的油相包围。

最终形成了油、水双连续结构。

双连续结构具有W/
O 、O/W 两种结构的综合特性,但其中的水液滴、油
液滴已不呈球状。

而是类似于水管在油基体中形成网络[3]。

微乳液粒径介于胶束和宏观微乳液之间,微乳液液滴大小一般为10～100nm ,而乳状液一般大于100nm ,胶束一般小于10nm 。

用电子显微镜观察微
乳液时,发现颗粒越细分散度越窄,而一般的乳状液的粒度分布较宽,即颗粒大小非常悬殊。

微乳液一般为澄清、透明或者半透明的分散体系,有的有乳光。

因其颗粒太小,用通常的光学显微镜观察不到其颗粒。

而一般的乳状液通常为不透明的乳白色。

微乳液稳定性好,长时间放置也不会分层和破乳,若将其放在100个重力加速度的超速离心机中旋转数分钟也不会分层,而宏观的乳状液则会分层。

微乳液具有超低界面张力的性质,普通的油/水界面张力在表面活性剂加入后可由原来的70mN.m -1降至20mN.m -1,在微乳液中,界面张力可降至超低10-3mN.m -1～10-4mN.m -1。

在三次采油、日用化工和
化学反应领域有着广阔的应用前景[5～6]。

2　微乳液的制备
211　H LB 法
一般认为,H LB 为4～7的表面活性剂可形成W/O 型乳液,H LB 为9～20的表面活性剂则可形成O/W 型乳液。

一般离子型表面活性剂的H LB 值很
高,这时可以加入助表面活性剂醇或H LB 值低的非离子型表面活性剂进行复配,以降低整体的H LB 值。

而对于非离子表面活性剂来说可根据其H LB
Sum 101N o 12 化学工程师
Chem ical Engineer
2004年2月
值对温度很敏感(在低温时亲水性强,在高温下亲油性强)的特点来确定。

212　盐度扫描法
当体系中油的成分、油-水体积比(通常为1)、表面活性剂与助表面活性剂的比例和浓度确定后,改变体系的盐度(由低到高)往往可以得到三种状态的微乳液:O/W型,双连续结构,W/O型。

这是因为当体系的盐量增加时,水溶液中的表面活性剂和油受到“盐析”而析离,盐也压缩微乳液的双电层,斥力下降,液滴易接近,含盐量增加,使O/W型微乳液进一步增溶油的量,从而微乳液中油滴密度下降而上浮,进而导致形成新相。

对于这种扫描法,若改变组成中其他成分也可以达到同样的效果。

比如,增加油的含碳数,可以获得从W/O到双连续结构到O/W的转变;对于低分子量的醇,增加其含碳数也可以获得从W/O到双连续结构到O/W的转变;而对于高分子量的醇,增加其含碳数则将得到从O/W到双连续结构到W/O的转变。

3　微乳液的应用
311　化妆品
微乳液在化妆品方面有很大的优势。

外观透明,可使外观精美。

微乳粒子由于小于乳状液而更容易被吸收。

虽然溶胀的胶团也有粒子小的优势,但是不及微乳液分散相的容量大,对于挥发性的香精油又有降低蒸汽压的缺点。

此外,由于微乳液自发形成且稳定,在生产上更加具有优势。

312　清洁剂
工业清洗过程通常涉及到憎水污物与亲水污物的综合处理。

已有研究专利[7]表明,微乳液配置成的清洁剂既可以清除油溶性污垢,也可以清除亲水型污垢。

而且,它克服了乳状液稳定性差,生产的不连续性,在搅拌间断时易产生相分离等缺点。

313　微乳剂型的药品[8]
微乳液可以使水溶性或亲水性的物质,如药物或者酶,加溶在有机溶剂之中。

这样所得的产物均匀稳定,通过注射或者内服使药物进入人体,可以使药物保质期延长,并且易于扩散和吸收。

而且油包水型微乳液可以保护水溶性药物,可以缓释和提高药物的生物活性;水包油型微乳可以增加药物的生物活性和亲脂性的药物的溶解性并使之缓释;双连续型微乳有利于制成同时还有油溶性和水溶性药物的制剂[9]。

314　化学反应介质
用微乳液作为化学反应介质已引起普遍的关注。

因为有许多的化学反应和生化反应的反应物中既有水溶性的又有油溶性的,微乳液油水之间的高面积接触以及稳定性等可以使这些分子接触的更加全面,反应更快更彻底。

利用微乳液作为反应介质,在其中的水核中生成的固体粒子被微乳液粒子尺寸限制在纳米范围内,成为制备纳米材料的重要方法。

315　微乳燃料
目前,各种燃料油燃烧,有机溶剂和重金属离子的挥发和排放是很大的污染源,采用微乳体系可以用于洗涤和吸收各种污染物,配置微乳型燃油,可以改善环境而且具有更高的燃烧效能。

另外,微乳液膜分离技术在环境水处理中也有重要的应用价值。

316　三次采油
三次采油方法有多种,相对来讲,化学驱是比较有潜在应用前景的方法。

微乳状液驱是三次采油中一种较先进的方法,效果最好。

尤其对于中相微乳液体系而言,其两个界面的界面张力都能达到超低值,这种体系能使水驱后的残余油全部被驱出,受到人们的青睐[12]。

另外,近几年来,微乳液和反向胶束中酶催化技术的开发及在分离蛋白质中的应用,使微乳液在生化技术研究中也倍受青睐。

随着研究的深入,我们相信微乳液将会有更广阔的应用前景。

参　考　文　献
[1]　H oar T P,Schulman J H1Nature,1943,152,1021
[2]　Danielss on I,Lindman B,C olloids and Surfaces,1981,3,3911
[3]　郭荣1江苏化工,1989,(4):141
[4]　Scriven,L1E1Nature11976,263,1231
[5]　S oness on C1,H olmberg K1J1C olloid Inter1Sci1,1991,141:2931
[6]　Sasthav M1,Cheugng H1M1Langmuir,1991,7:13781
[7]　G B Patent Application12190-681-A1
[8]　Attw ood D1C olloid Drug Delivery Systems1Drug Pharm Sci
Ser1K reuter J,ed1V ol661New Y ork:M arcel Dekker,19941 [9]　Boutonnet M,K izling J,S tenins P,M aire G1C olloids and Surfaces,
1982,5:2091
[10]　沈钟,王果庭1胶体与表面化学[M]1化学工业出版社,19971
[11]　李干佐,瞿利民1科学,2000,10,121
[12]　R os off M1Progress in surface and M embrane Science V ol121New
Y ork;Academ ic Press,19781
26王正平等:微乳液的制备及应用 2004年第2期。