乳化剂对柴油微乳液粘度的影响

第30卷第5期 唐山师范学院学报 2008年9月 Vol.30 No.5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2008

────────── 收稿日期：2007-02-28

作者简介：刘征原（1975-），女，河北承德人，唐山师范学院化学系实验师。 - 36 -

乳化剂对柴油微乳液粘度的影响

刘征原，黄艳娥

（唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000）

摘 要：实验比较了不同乳化剂复配体系加溶水量大小，并研究了在相同乳化剂复配时不同加入量对柴油微乳液粘度的影响。结果表明，离子表面活性剂在总表面活性剂中含量较高时加溶水量较高，三组分乳化剂复配较两组分复配加溶水量高；无论是用何类型的乳化剂组合的两组分或三组分复配乳化剂，随着乳化剂含量的增加，微乳液粘度均增加，但三组分乳化剂复配制备出的柴油微乳液粘度增加趋势较两组分平缓。

关键词：乳化剂；柴油；微乳液；粘度；加溶量 中图分类号： T Q028 文献标识码：A

文章编号：1009-9115(2008)05-0036-03

Influences of the Emulsifiers on Viscosity of Diesel Oil Micro-emulsion

LIU Zheng-yuan, HUANG Yan-e

(Chemistry Department of Tangshan Teachers College, Hebei Tangshan 063000, China)

Abstract: The water solubilization in the different emulsifiers compounded system is compared, and the effect of the amount of the same compounded emulsifier on the viscosity of micro-emulsion is researched. The experiment results show that water amount of solubilization is high in the micro-emulsified diesel oil when the percentage content of ionic surfactant is high in the total surfactant amount. Compared with the utilization of two emulsifiers, the water amount of solubilization is higher when three emulsifiers are mixed into the micro-emulsified diesel oil. The viscosities of micro-emulsified diesel oils all increase with the increasing of the percentage content of emulsifiers, whatever kind of emulsifiers are compounded. The increasing trend of viscosity is much flatter when three emulsifiers are compounded.

Key words: emulsifier; diesel oil; micro-emulsion; viscosity; solubilization of water

目前，柴油掺水乳化和微乳化燃料作为一项重要的节能和环保技术得到了世界各国的广泛关注

[1-7]

，我国在该领域

也进行了大量的研究，但对微乳化柴油的实际应用还有一系列的问题需要解决，如对微乳化柴油的经济性能、稳定性能、流动性能、燃烧性能、腐蚀性能等问题需认真研究解决措施；对燃烧过程的节油机理需做更深入的研究和讨论；对柴油发动机的动力性和排放状况须进一步考察以确定最佳节油和排放效果的掺水量和工作条件等。

上述问题中，微乳柴油的流动性对其在雾化室内的雾化状况有很大影响。粘度小的微乳柴油流动性好，在雾化时需克服内摩擦而消耗的力小，所以雾化颗粒小，蒸发表面增大，同时蒸发速率增大，在使用过程中，喷射出的微乳柴油量较

多，达不到节油的效果，经济性差。反之，粘度大的微乳柴油雾化困难，造成喷射出的微乳柴油量少，发动机达不到所需的功率。因此，配制出与纯柴油粘度相近的微乳柴油在原柴油机上才能达到良好的实际应用效果。盛宏至[8]

曾采用Span80和Tween60作乳化剂，研究了水/甲醇/柴油体系乳化液的流变特性和粘度，发现随乳化剂用量增加，乳化液粘度上升，特别是当水含量高于40%时，乳化液粘度急剧增加。但对柴油微乳液体系，乳化剂的种类及其加入量对柴油微乳液粘度的影响至今还没有系统的研究。本文将对该问题进行探讨，找出不同乳化剂及其加入量对柴油微乳液体系粘度影响的关系。 1 实验部分

刘征原，等：乳化剂对柴油微乳液粘度的影响

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1.1 实验方法

1.1.1 选定乳化剂及助乳化剂

根据乳化剂的HLB 值和碳链长度及对柴油的相容性和加水后的乳化性，选定乳化剂D08/1021、AEO-3、TX-4、ABS 、6501、1306，助乳化剂为正戊醇。 1.1.2 乳化剂复配及柴油微乳液的制备

在正戊醇为助乳化剂的条件下，固定总乳化剂用量（2.0g ）及柴油量（20.0g ），分别对两种表面活性剂按照质量比分别为0:10~10:0进行复配；对双组分复配中加溶水量较高且稳定的乳化剂按固定比例与第三种组分进行三组分复配，质量比仍分别为0:10~10:0。

将配制好的乳化剂与定量柴油搅拌均匀后，加入相同量的正戊醇，制备出澄清稳定的柴油微乳液。然后将该增溶水量逐步减小，制备出一系列的微乳液样品备用。 1.1.3 柴油微乳液粘度测定

利用乌氏粘度计测量微乳液样品粘度（以流出时间计），考察不同乳化剂及加入量对柴油微乳液的粘度的影响。 1.2 仪器和试剂

磁力加热搅拌器（87-1型）；奥豪斯精密电子天平（AR1140型）；机械秒表（803型）；乌氏粘度计。

D08/1021、AEO-3、TX-4等均为工业品，正戊醇为化学纯；柴油（0#，燕山石化公司）。 2 结果与讨论

2.1 乳化剂的复配及柴油微乳液的制备 2.1.1 两组分乳化剂的复配及柴油微乳液的制备

图1 两组分乳化剂的复配及加溶水量 （1）阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配 从图1中D08/1021与AEO-3、TX-4和1306两组分复配后制得柴油微乳液的最大加溶水量变化曲线可以看出，复配乳化剂比单一乳化剂在加溶水量上表现出了较好的协同效果，并且，在有D08/1021加入的体系中，D08/1021表现出了明显的加溶水量作用，而与之复配的非离子乳化剂则可能主要起到了稳定膜的作用。通过24h 稳定性考察选定三种双组分乳化剂复配比，D08/1021:AEO-3（6:4），D08/1021:

TX-4（8:2），D08/1021:1306（7:3）。

（2）阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配 从图1中ABS 与TX-4两组分复配时的加溶水量变化曲线可以看出，ABS 质量分数在100%~80%时，加溶水量较大。当低于80%时，加溶水量下降很快，说明，加溶水量受ABS 质量分数影响很大，但制备出的柴油微乳液24h 稳定性差。暂定乳化剂配比ABS:TX-4（2:8）。

（3）非离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配 从图1中6501与AEO-3两组分复配时的加溶水量变化曲线可以看出，6501质量分数在该体系中为100%~50%时，加溶水量均较大。当6501质量分数为80%时，加溶水量最大为3.26 mL 。当AEO-3超过50%时加溶水量下降很快。通过24h 稳定性考察选定乳化剂复配比为6501:AEO-3（8:2）。 2.1.2 三组分乳化剂的复配及柴油微乳液的制备

将选出的双组分复配乳化剂分别与第三种乳化剂复配，通过加溶水量及24h 稳定情况选定三种乳化剂复配比例。

图2 三组分乳化剂的复配及加溶水量

从图2中可以看出，对于D08/1021: 1306=7:3（g:g ）作为固定组分后再与TX-4复配，随着TX-4质量分数的增加，加溶水量在很大范围内都较高（2.55mL~4.18mL ），最大加水量为4.18mL （20.9%）,此时TX-4在总表面活性剂中的质量分数为80%。

对于D08/1021:TX-4=8:2（g:g ）再与6501复配，随着6501质量分数的增加，加溶水量增加, 当6501的质量分数

为20%时，加溶水量达4.30mL （21.5%）。

此外，由三组分复配体系可以看出，阳离子乳化剂D08/1021与极性较强的非离子乳化剂6501在体系中所占的比例较大，此时再加入第三种非离子乳化剂时，可以增大加溶水量，且表现出了较好的稳定性，但当加入的第三种乳化剂极性较强时，加溶水量和稳定性均下降，说明两种极性基团起到了抑制作用。

通过两组分与三组分乳化剂复配的加溶水量比较可得知，总体上三组分乳化剂复配的加溶水量优于两组分复配体系，且以适量的阳离子表面活性剂和另外两种非离子表面活