精细化学品分析与检验
乳状液的稳定性与下列因素有关:①内相的 分散程度②界面的强度③外相的粘度④相体 积比⑤两相的密度
为使乳状液较长时间地保持稳定,需要加入 助剂以抑制两相分离,使它在热力学上稳定。
乳化剂可以降低两相之间的界面张力,是形 成的乳液保持稳定,还能通过形成单分子界 面膜及空间的或静电阻挡层,防止乳化粒子 聚集,使乳状液稳定。
5.5精密度 本测定方法的精密度取决于乳液的稳定性。 1.I型---稳定乳液(方法A和B) (1)重复性 两次连续测定的结果之差超过 表4-15数值的几率不大于二十分之一。 (2)再现性 两次单独测定的结果之差超过 表4-15数量的几率不大于二十分之一。 2.Ⅱ型---高度不稳定乳液 关于96h试验精密度的限度与I型乳液数量 级相同。 3.Ⅲ型---稳定性两可乳液
问题?
表面张力和界面张力有什么区别吗?
表面张力:作用于一个相表面并指向相内部 的张力,它是由表面上的分子与表面下的分 子间引力所引起的
界面张力:两相间界面上的张力
对于具有两相的体系(油相和水相)而言, 加入乳化剂可以增大某一相的表面张力,降 低两相间的界面张力
在乳化作用中,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,即界面张力降低②乳化剂必须赋予粒子 以电荷,使粒子间产生静电排斥力,或者在 粒子周围形成一种稳定的、粘度特高甚至是 固体的保护层。
5.2仪器和设备 (1)恒温烘箱 温度波动范围小于等于 烘箱温度与室温之差的±1%。 (2)刻度量筒 100ml具塞玻璃量筒, 分刻度为1ml,瓶塞带放空槽。 (3)移液管 10ml。 (4)玻璃瓶 约30ml。
5.3试样及制备 为了保证样品均匀性,在移取试验所需的量 以前,必须将样品充分混合,对于1L及其以 下容器,可以用手工剧烈搅动或机械方法混 合3~5min,对于更大的容器,可以适当延长 搅拌时间,以保证样品均匀。
剂。当油为极性时,其加入量还要更大些。
5油包水乳液贮藏稳定性的测定-烘箱法
5.1基本原理 将100ml样品装入标有刻度的量筒内,将
量筒置于85℃带鼓风的恒温烘箱内存放48h或 96h,然后测定样品中分离出来的油和水的量。 另外,样品上层和下层指定液位水分含量也 可以分别得到。
本方法适用于油包水乳液在贮藏和正常 使用中稳定性的测定。
具体地说有乳化剂添加法、逆转乳化法、温 度乳化法、表面活性剂相乳化法、凝胶乳化 法,最简单的是乳化剂添加法。
乳化剂添加法又可分为①乳化剂在油相法② 乳化剂在水相法③皂生成法。目前最常用的 是①与②,尤其①法可制备较微细粒子乳状 液。
乳化剂在油相法即预先将乳化剂加于油相, 然后再加入水相的方法。
力γ,即
W=A
由上式可以看出增大表面张力可使机械功明显增大。 反之,机械能或物理能也可使液体表面积或表面 张力增大,起乳化剂的作用功。实际工作中常常 把这两者结合起来。
单纯以机械能制备乳状液时,得到的分散体 系很不稳定,容易破坏。乳状液破坏时分散 相粒子(液滴)很快地聚集,而最终导致两 相分离。
影响乳状液稳定性的因素有:①温度和Cmc (临界胶束浓度)②油的种类③乳化剂结构 ④界面膜⑤液滴的电荷⑥分散介质的粘度⑦ 固体粉末的加入
问题?
什么是临界胶束浓度?
形成胶束的起始浓度叫临界胶束浓度,用Cmc 表示。
什么是胶束?
对于同一种表面活性剂来说,几乎在同一浓 度下发生各种物理化学性质的急剧变化。为 了理解表面活性剂水溶液的这种异常特性, 提出了表面活性剂达到某一浓度时形成分子 缔合体的假设,并将这种缔合体称为胶束。
问题?
用什么作为试样?
洗衣粉,因为试样用的是混合物,所以不能 测定克拉夫点。
试样称取的量是多少?
一般洗衣粉用于机洗,大概用量是150g/5L, 所以100ml的用量在3g,因此试样用量在3g 以上。
2.5操作步骤 1.预测定 将试样溶液直接加热,使溶液变清,
①温度和Cmc
在TPI(相转变温度)附近进行乳化可以得到 微粒子,界面吸附膜层展平,油相和水相均
有趋于连续的倾向,不可能靠界面层来防止 聚集,因此O-W,W-O型乳液存在温度应远离 TPI。
问题?
什么是TPI?
对于一个已知的乳状液体系,在某一温度, 乳化剂的HLB(BHL)发生急剧变化,同时乳 状液体系发生相转变,此温度对乳状液体系 是特征的,称为相转变温度。( TPI)
问题?制备多少克乳液? 50克 问题?油相和水相各称取多少克? 油48-49克,水1-2克 问题?乳化剂称取多少克? 1克以内
(2)制备 将搅拌器置于含油相的烧杯中心,并距底部
2-3 mm处,调节电动机转速为250 r/min,在恒 温条件下,按下述方法将水相加入油相中:
第一分钟,加入5%的水相(滴加); 第二分钟,加入50%的水相; 第三分钟.加入其余的水相,维持搅拌2 min,在冷水浴中继续搅拌冷至室温,将制备好 的乳液移入洁净洁净干燥的具塞磨口玻璃瓶中, 备用。
作为乳化剂的物质必须具有两亲基团,才能 起乳化作用,而表面活性剂能满足这种要求。
2乳状液的形成
制备乳状液的方法有两种:一种是将液体以 微小粒子分散于另一液体中;另一种方法将 液体以分子状态溶解于另一液体中,然后使 其适当地聚集而形成乳状液。工业上大多采 用前者。
这两种方法制备乳状液,可采用表面化学法、 胶体磨、射流混合等机械方法,然而制备 D=1μm以下的微乳液必须借助于表面活性剂, 在医药、食品等众多行业希望采用表面活性 剂量少的方法
重复试验,在预测定的温度范围内改变水 溶温度,直至清液仍清,浊液仍浊或溶液很慢 地由浊变清,或由清变浊。
由表面活性剂的浓度和溶解度的极限 温度,绘制溶解度曲线。本方法适用于纯 表面活性剂,也适用于工业产品和液体阴 离子表面活性剂复配制品,只要这些产品 溶液清澈透明,色泽不太深均适用。
用纯产品得到的溶解度曲线可以用来 测定克拉夫特(Krafft)温度。
3乳液的制备 3.1仪器和设备 实验室常用仪器。 具塞磨口玻璃瓶125ml。 不锈钢搅拌器。 电动机可控制转速为100~500 r/min。 恒温水溶锅。
3.2乳液的制备方法 (1)准备
水相应按 “表面活性剂试验用水和水溶液电 导率的测定”的规定测定其电导率,按 “表面活 性剂已知钙硬度水的制备”的规定测定其硬度, 固体油相应了解其熔点。
2.2试剂和溶液 蒸馏水或纯度与蒸馏水相当的水。
2.3设备 (1)普通实验室仪器。 (2)试管 直径20mm,长200mm。 (3)精密温度计 分度为0.1℃。 (4)恒温水溶 -5-90℃活性剂和洗涤剂粉状样品
分样法”制备和贮存阴离子表面活性剂的 实验室样品。称取试样,其量相当于待测 表面活性剂 的某一浓度[浓度ω通常为 1%~50%],精确至0.01g,配成约100ml溶 液。 若溶液含有杂质,可将其加热至高于变浊 温度后过滤。该过程不应引起表面活性剂 浓度的任何变化。
问题?
“若分离的水的量在体积上等于或超过10%, 下层试样的水分含量为选做步骤”。这步操 作的原因是什么?
含水量过大,没有测水含量的意义
“表面活性剂和洗涤剂含水量的测定卡尔·费休 法”,请简述该方法操作步骤与要点?
①卡尔费休试剂水当量的测定②试样制备③ 含水量测定④结果表示
GBT11275-2007
5.4操作步骤 1.方法A--48h试验 (1)48h试验 将100ml样品移入刻度量筒中,
盖上瓶塞。将量筒放入恒温于(85±1)℃的烘箱 内48h。量筒放于烘箱中部,距烘箱底部至少75mm, 以保证温度的均匀性。将量筒从烘箱内移出,在 室温(21±3)℃下静置1h,观察并记录分离出油 和水的体积。并将移液管尖端准确地置于量筒 80ml记刻度处,缓缓移取10ml样品至玻璃瓶中, 作为上层试样;再将移液管尖端准确地置于量筒 80ml刻度处,缓慢移取10ml样品至玻璃瓶中,作 为上层试样,再将移液管尖端准确置于量管15ml 刻度处,缓慢移取10ml样品至玻璃瓶中,作为下 层试样。
无法制定精密度限度。
项目5.5阴离子表面活性剂水中溶 解度的测定
1表面活性剂溶解度与温度的关系
表面活性剂的浓度达到一定值时形成胶束, 实际上表面活性剂的溶解度随温度而改变。 但表面活性剂的溶解度随温度的变化与溶质 有显著的不同,并且离子表面活性剂与非离 子表面活性剂也完全不同。
从烷基磺酸钠在水中的溶解度随温度的变化 曲线可以看出,各表面活性剂从某一温度开 始,溶解度显著增高。
1.1乳化剂和乳状液(乳液)
常见的乳状液,一相是水或水溶液,称为亲 水相;另一相是与水不相混溶的有机相,称 为亲油相或疏水相。
水和油相混合时,能够形成两种类型的乳状 液,即水包油型(O-W,油-水)和油包水型 (W-O,水-油)乳液。
一种液体以微小液滴分散在另一相中需要做功,
此功(W)等于液体表面积增大值△A乘以表面张
问题?
选取上、下两层试样的目的是什么?
经过一段时间分层之后,上下两层试样的组 成肯定发生变化,通过比较二者的差异,判 断乳液的稳定性,差异越小,稳定性越好。
注:①当同时进行多个样品测定时,安放量 筒时应避免对流不足而导致烘箱内温度的差异。 并且测定样品个数应予以限制。
②若分离的水的量在体积上等于或超过10%, 下层试样的水分含量为选做步骤。
TPI可以认为是乳化剂的亲水亲油性质刚好平 衡的温度,在临近TPI时,乳状液的稳定性和 HLB的变化都很敏感。
为使乳化剂在界面上饱和吸附,需要的乳化剂 量应大于Cmc。在W-O型乳状液的情况下,油 相中形成胶束时Cmc值较大(≈0.1mmolL-1) 并且随温度升高,其增大的幅度也大,因此,
为使W-O型乳状液稳定,必须加入较多的乳化
分别称取配制400 g乳液所需的油相和水相物 质(称准至0. 1 g)于烧杯中,称取一定量的乳化 剂(称准至0.1g)置于易溶的一相中,将烧杯加盖 以免其蒸发,把油相和水相预热至制备乳液所需 的两相相同的温度(若油相中含有固体物质,则两 相应预热至高于固体熔点10℃的温度)。