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
4.滤纸润湿法
滴乳状液于滤纸上,若液体快速铺开,在 中心留一小滴油,则为O/W乳状液;若不铺开, 则为W/O乳状液。
1天然高分子
天然高分子主要是各种动物胶和植物胶、纤维素、淀粉等,
植物胶的主要成分为中性或酸性多糖,由半乳甘露糖和其它糖组 成。常见的这类物质有阿拉伯胶、瓜尔胶。田箐胶、摩芋胶等
1)瓜尔胶 瓜尔胶是由种子瓜尔素中提取的,是一种非离子型。
带支链的多糖-半乳甘露糖。瓜尔胶的分子量为
2×105。
2)田菁胶
7.2.2影响乳状液类型的因素 1.相体积
图7-2 乳状液的几种外形
Φ 水>74%,形成o/w乳状液;
Φ 水<26%,形成w/o乳状液;
26% <Φ 水>74%之间,o/w型和w/o型。
2.乳化剂分子构型 钠、钾等一价金属的脂肪酸盐作乳化剂时容易形成O/W 乳状液;钙、镁等二价金属皂作乳化剂,易形成W/O乳状 液.
2乳化剂的结构与性质
混合乳化剂的特点为:一部分是表面活性剂(水溶 性),另一部分是极性有机物(油溶性)。混合乳化 剂中的两组分在界面上吸附后即形成“复分物”,
定向排列较紧密。界面膜为一复合膜,具有较高的
强度。
油溶性极性物与水溶性表面活性剂在油/水界面可形成“复合物”
图7.4 乳状液油/水界面所生的复合物示意图
液。
1)剂在水中法
将乳化剂直接溶于水中,在激烈搅拌下将油加入。
特点:
a可直接产生O/W乳状液,若欲得到W/O型乳状掖,则继续 加油直至发生变型。 b制得的乳状液颗粒大小不均匀,乳状液比较粗糙,稳定性比较 差,需要剧烈搅拌才能生成。
2)剂在油中法
将乳化剂加入油相,再加入水,直接制得W/O型乳状液,如 欲得O/W型,则继续加水,直到发生变型。
特点:
得到的产品一般液油相当均匀,其平均直径约为0.5微米,这可
能是乳状掖的最稳定类型。
3 轮施加液法
轮施加液法:将水加油轮流加入乳化刑,每次只加少量。
4初生皂法
将脂肪酸溶于油,将碱溶于水,两相接触,在界面即有皂生 成,而得到稳定的乳状液。 特点:用皂作乳化剂制备乳状液时,初生皂法最好。
表7.8 橄榄油乳状液的颗粒分布
b酯型
脂肪酸环氧乙烷加成物有单酯和双酯两种结构 RCO(EO)nH(单 酯),RCO(EO)nOOCR双酯)通常是两者的混合物,一般用作 W/O乳化剂。
7.4.2高分子乳化剂
常用的高聚物乳化剂有聚乙烯醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚合物
羧甲基纤维素钠盐以及聚醚型非离子表面活性剂等。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。
面活性剂浓度的大小。 2)效率
表面活性剂的效率(efficiency)即乳化效率,它是指溶剂的表 面张力降至某一浓度所需的表面活性剂的浓度。
3)效果
效果(effect)是一种习惯表示法,即以一定浓度的表面活性剂
溶液(通常为1g/L的浓度)所能降低的表面张力来表示表面活性 剂的效果。
2评价乳状液稳定性的方法
表7.2 乳化器壁性质对乳状液的类型的影响
5.聚结速度(1957年)
乳化剂的亲水性强:水滴的聚结速度>油滴的聚结速
度,形成O/W型乳状液。 乳化剂的亲油性强:油珠的聚结速度>水珠的聚结速 度,形成W/O型的乳状液。
图7.3 乳状液的形成过程示意图
7.3乳状液的稳定性 7.3.1界面张力 有效方法就是加入表面活性剂 7.3.2界面膜的性质 1乳化剂的分子结构: W/O型乳状液:选用含支链烃基和双键的乳化剂。 O/W型乳状液:宜选用分子大的乳化剂。
相,也称为连续相。
乳状液分为两种类型:水包油乳状液O/W;
油包水乳状液W/O。 乳状液形成的必要条件:加入乳化剂, 乳化设备。
多重乳状液
一类W/O/W,另一类O/W/O
7.1乳状液的性质
7.1.1颗粒大小及分布
图7-2乳状液的颗粒大小分布(纵坐标为在各种尺寸范围内的液珠的百分数)
7.1.2液滴粒径与光学性
第七章乳状液
乳状液是一个多相分散体系,其中至少有一种液体 定义: 以液珠的形式均匀地分散于一个不与它混合的液体 之中,液珠直径一般大于0.1微米,此种体系皆有 一个最低稳定度,这个稳定度可因有表面活性剂或 固体粉末而大大增加。
分散相:以小液珠形式存在的相叫作分散相或内相,也
称为不连续相。
分散介质:把另外的,连成一片的相叫作分散介质或外
7.5.3乳状液的配制方法
分散法:在一种液体中将另一种液体粉碎成微粒状态(小 液滴) 制成乳状液的方法。 凝聚法:使被分散物质的分子溶入一种液体,再使之聚集 达到所需要的粒子大小的方法,
1乳化剂添加法
①乳化剂在水相法;
②乳化剂在油相法;
③自然乳化分散法;
④轮流加剂法;
⑤初生皂法。 目前常用①和②法,尤其②法可制备较微细粒子的乳状
1.阴离子型乳化剂 一般作为O/W型乳状液的乳化剂,HLB在8~18范围,其亲水性 强。 a羧酸盐 肥皂,三乙醇胺的脂肪酸盐 b磺酸盐型 磺酸盐当M为碱金属和铵时,亲水性强可作为O/W型乳状液的 乳化剂。M为碱土金属如钙,镁时,亲油性强可作为W/O型乳 状液的乳化剂。 C硫酸盐型
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐通式 RO(EO)nS03M 式中R为线型
状液是否由原来的O/W型转变为W/O型。当乳状液由O/W变
为W/O型时的温度就是此体系的相转变温度PIT。
选择的乳化剂:
O/W乳状液的配制,首先选择的乳化剂使其形成的PIT应有 较高值,要高于使用温度,其贮存温度要低于PIT20~60℃。 W/O乳状液的配制,要选择乳化剂使其形成的乳状液的PIT 的值低一些为好,PIT应低于使用温度,贮存温度应高于PIT10~
η0-介质的粘度;
Φ -内相体积分数。
Φ >0.05,乳状液粘度:
0[
1 ] 1/ 3 1( h )
h-校正系数,称为“体积因子”。
7.2乳状液的类型鉴别和影响因素
7.2.1乳状液的类型鉴别 乳状液类型:“水包油”(O/W)和“油包
水”(W/O)。
1.稀释法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
乳状液能与其外相液体相混溶。
或支链脂肪基 (C12一C14)等,M为Na+、NH4+等,n=1— 10为O/W乳状液的乳化剂。
2.非离子型表面活性剂
a醚型 聚氧乙烯脂肪醇醚 CnH2n+1O(EO)mH n=12-16,m=1-100,随着m 增加脂肪醇聚氧乙烯醚由亲油性变为亲水性。根据m的从小到大 可作为W/O和O/W乳化剂。
7.5 乳化剂的选择与乳状液的制备 7.5.1乳化剂的选择
①大多有良好的表面活性,能降低表面张力,在欲形成的乳状液
外相中有良好的溶解能力; ②乳化剂在油水界面上能形成稳定和紧密排列的凝聚膜; ③水溶性和油溶性乳化剂的混合使用有良好的乳化效果; ④乳化剂应能适当增大外相的粘度,以减小液滴的聚集速度;
2合成高分子
1)聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物
2)苯乙烯基苯基聚氧乙烯醚
3)Pluronic型表面活性剂
此类表面活性剂时聚丙二醇和环氧乙烷的加成此物,
是一种非离子聚醚。
7.4.4固体粉末 一些固体粉末也可作乳化剂,如:粘土(主要是蒙 托土)、二氧化硅、金属氢氧化物等粉末是O/W乳化
剂,石墨、碳黑等是W/O型乳化剂。
田菁胶是由其种子胶乳加工而成,主要成分为半乳甘露 聚糖及少量纤维素等。
3)魔芋胶-蒟蒻胶
魔芋胶主要成分为魔芋甘露糖是一种多缩己糖,分子质
量约为1×104以上。
4)纤维素衍生物 最常用的是甲基纤维素和羧甲基纤维素,它们多用作 辅助乳化剂以提高O/W型乳状液水相粘度。例如3%的 甲基纤维素可将水的粘度提高一万倍。
乳状液稳定性的测量方法:静置试验;高温静电试验,冻融试验;
离心分离,粒度分布;电导率测定等。
7.4乳化剂
对乳化剂的最关键的要求是: ①乳化剂必须吸附或富集在两相之间的界面上,即界