界面與膠體化學(xué)基礎(chǔ)3

1、2021-11-26 界面與膠體化學(xué)基礎(chǔ)界面與膠體化學(xué)基礎(chǔ)(三)3. 43. 4超低界面張力超低界面張力 因此，加入表面活性劑后，水溶液在油上從不能鋪展變因此，加入表面活性劑后，水溶液在油上從不能鋪展變?yōu)榭梢凿佌梗瑥亩_(dá)到滅火的目的。為可以鋪展，從而達(dá)到滅火的目的。 超低界面張力超低界面張力低界面張力現(xiàn)象首先為已故表面化學(xué)家低界面張力現(xiàn)象首先為已故表面化學(xué)家HarKins所報(bào)道，所報(bào)道，1926年，年，HarKins和和Zollman在研究油酸鈉降低苯在研究油酸鈉降低苯水體系水體系界面張力時(shí)發(fā)現(xiàn)，往體系中加入界面張力時(shí)發(fā)現(xiàn)，往體系中加入NaOH和和NaCl可使界面張可使界面張力進(jìn)一步降低，如往

2、體系中各加入力進(jìn)一步降低，如往體系中各加入0.1moldm-3 NaOH和和NaCl，則苯，則苯/水界面張力從水界面張力從 35.0mN/m降至降至0.04mN/m，當(dāng)界面張力落在當(dāng)界面張力落在0.1mNm-10.001mNm-1范圍稱為低界范圍稱為低界面張力，高于上限為高界面張力，低于下限為超低界面張面張力，高于上限為高界面張力，低于下限為超低界面張力。力。超低界面張力超低界面張力 降低幅度高達(dá)三個(gè)數(shù)量級，但當(dāng)時(shí)由于測定方法限制及降低幅度高達(dá)三個(gè)數(shù)量級，但當(dāng)時(shí)由于測定方法限制及生產(chǎn)實(shí)際上尚無迫切要求。因此，該發(fā)現(xiàn)并未受到足夠生產(chǎn)實(shí)際上尚無迫切要求。因此，該發(fā)現(xiàn)并未受到足夠重視，直到上世紀(jì)重視

3、，直到上世紀(jì)30年代，年代，Vonnegat首先應(yīng)用旋轉(zhuǎn)滴法首先應(yīng)用旋轉(zhuǎn)滴法成功地測得了低界面張力，同時(shí)更由于三次采油研究的成功地測得了低界面張力，同時(shí)更由于三次采油研究的發(fā)展，低界面張力的現(xiàn)象才引起人們的興趣。發(fā)展，低界面張力的現(xiàn)象才引起人們的興趣。 從理論上講，在保持其他條件不變時(shí)，若能降低界面張從理論上講，在保持其他條件不變時(shí)，若能降低界面張力，則注水驅(qū)油的效率便可大大提高，這也是低界面張力問力，則注水驅(qū)油的效率便可大大提高，這也是低界面張力問題引起極大興趣的重要原因，此外，這種現(xiàn)象的原因仍是科題引起極大興趣的重要原因，此外，這種現(xiàn)象的原因仍是科學(xué)之謎，這必然引起科學(xué)家們的好奇心。學(xué)之謎

4、，這必然引起科學(xué)家們的好奇心。超低界面張力超低界面張力1.低界面張力的測定低界面張力的測定 2304Y當(dāng)液滴呈長圓柱形，兩端為半圓形時(shí)，計(jì)算公式為：當(dāng)液滴呈長圓柱形，兩端為半圓形時(shí)，計(jì)算公式為：現(xiàn)在，測定超低界面張力的最好方法是旋滴法，其測定現(xiàn)在，測定超低界面張力的最好方法是旋滴法，其測定方法是：方法是： 在樣品管在樣品管C中充滿高密度液體中充滿高密度液體B，再加入少量低密度液體，再加入少量低密度液體A，密閉后，裝于旋滴儀上，開動機(jī)器，轉(zhuǎn)軸攜帶液體以，密閉后，裝于旋滴儀上，開動機(jī)器，轉(zhuǎn)軸攜帶液體以角速度角速度自旋，在離心力、重力及界面張力作用下，低密自旋，在離心力、重力及界面張力作用下，低密度

5、液體在高密度液體中形成一長球形或圓柱形液滴，液滴度液體在高密度液體中形成一長球形或圓柱形液滴，液滴的形狀由轉(zhuǎn)速和界面張力決定。的形狀由轉(zhuǎn)速和界面張力決定。超低界面張力超低界面張力 為兩相密度差為兩相密度差 ， 為角速度，為角速度， 為圓柱半徑。為圓柱半徑。若為長橢球體，則計(jì)算公式為：若為長橢球體，則計(jì)算公式為： V V為液滴體積，為液滴體積，X X為液滴長度的為液滴長度的一半，一半，b b為頂點(diǎn)曲率半徑。為頂點(diǎn)曲率半徑。 BAY234 (/1)Rxb1334VR超低界面張力超低界面張力 范圍范圍 12002400轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 分分-12.關(guān)于低界面張力體系的一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律關(guān)于低界面張力體系的一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律

6、 超低界面張力最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是在增加原油超低界面張力最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是在增加原油采集率和形成微乳狀液，而提高原油采收率的化采集率和形成微乳狀液，而提高原油采收率的化學(xué)方法之一是在注水時(shí)加入表面活性劑使油水界學(xué)方法之一是在注水時(shí)加入表面活性劑使油水界面張力降低，所加的表面活性劑應(yīng)是來源豐富且面張力降低，所加的表面活性劑應(yīng)是來源豐富且價(jià)格低廉。為此，研究最多的是石油磺酸鹽。價(jià)格低廉。為此，研究最多的是石油磺酸鹽。 超低界面張力超低界面張力 該表面活性劑溶液的組成是：水、表面活性劑、鹽，該表面活性劑溶液的組成是：水、表面活性劑、鹽，加入油相后，便產(chǎn)生由油、水、表面活性劑、鹽組加入油相后，便產(chǎn)生由油

7、、水、表面活性劑、鹽組成的低界面張力體系，其中油相包括各種烴類，如成的低界面張力體系，其中油相包括各種烴類，如烷烴、不飽和烴、芳香烴、環(huán)烷烴及其混合物，表烷烴、不飽和烴、芳香烴、環(huán)烷烴及其混合物，表面活性劑可以是單一組分或混合物，鹽類包括各種面活性劑可以是單一組分或混合物，鹽類包括各種水溶性無機(jī)鹽，研究最多的是氯化鈉，體系的界面水溶性無機(jī)鹽，研究最多的是氯化鈉，體系的界面張力對各組分的性質(zhì)和含量十分敏感，鹽濃度、表張力對各組分的性質(zhì)和含量十分敏感，鹽濃度、表面活性劑分子量及油相成分的變化都可能使超低表面活性劑分子量及油相成分的變化都可能使超低表面張力特性消失，針對以石油磺酸鈉為活性劑的低面張力

8、特性消失，針對以石油磺酸鈉為活性劑的低界面張力體系，摸索出了一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。界面張力體系，摸索出了一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。超低界面張力超低界面張力 (1）油相組成油相組成（表面活性劑和鹽的配方固定）（表面活性劑和鹽的配方固定） 改變油相成分，發(fā)現(xiàn)界面張力隨烴的碳原子數(shù)而變，改變油相成分，發(fā)現(xiàn)界面張力隨烴的碳原子數(shù)而變，在某一碳原子數(shù)時(shí)界面張力出現(xiàn)最低值，此時(shí)的碳在某一碳原子數(shù)時(shí)界面張力出現(xiàn)最低值，此時(shí)的碳原子數(shù)稱為最適宜碳數(shù)原子數(shù)稱為最適宜碳數(shù)nmin，表示該同系物油相對，表示該同系物油相對表面活性劑配方的最合適碳數(shù)，對各種同系物均存表面活性劑配方的最合適碳數(shù)，對各種同系物均存在這種關(guān)系。在這種關(guān)系。（2

9、）等當(dāng)碳原子數(shù)等當(dāng)碳原子數(shù) 固定表面活性劑和鹽的配方，各同系物的最適宜固定表面活性劑和鹽的配方，各同系物的最適宜碳數(shù)不同，但存在一定關(guān)系，其中，烷烴碳數(shù)不同，但存在一定關(guān)系，其中，烷烴(A)、烷基、烷基苯苯(B) 、烷基環(huán)乙烷、烷基環(huán)乙烷(C)的的nmin間有如下間有如下關(guān)系：超低界面張力超低界面張力 nmin(A)=nmin(B)-6=nmin(C)-2上述關(guān)系式提供了一種由某一油相的碳數(shù)，得到上述關(guān)系式提供了一種由某一油相的碳數(shù)，得到另一油相的碳數(shù)的方法。另一油相的碳數(shù)的方法。 從上述關(guān)系亦可看出，烷基苯當(dāng)中，苯環(huán)的從上述關(guān)系亦可看出，烷基苯當(dāng)中，苯環(huán)的6個(gè)碳個(gè)碳原子事實(shí)上不起作用，而烷基

10、環(huán)己烷中，環(huán)烷基中原子事實(shí)上不起作用，而烷基環(huán)己烷中，環(huán)烷基中的的6個(gè)碳原子事實(shí)上只有個(gè)碳原子事實(shí)上只有4個(gè)有貢獻(xiàn)。我們將這些等個(gè)有貢獻(xiàn)。我們將這些等效的烷烴的碳原子數(shù)叫做同系物油相的等當(dāng)碳原子效的烷烴的碳原子數(shù)叫做同系物油相的等當(dāng)碳原子數(shù)（數(shù)（NE），用以表示油相形成低界面張力體系的），用以表示油相形成低界面張力體系的特性，即對同一表面活性劑和鹽的配方顯示最低界特性，即對同一表面活性劑和鹽的配方顯示最低界面張力的烷基碳數(shù)與其他系列中顯示最低界面張力面張力的烷基碳數(shù)與其他系列中顯示最低界面張力的那個(gè)烴等價(jià)。的那個(gè)烴等價(jià)。超低界面張力超低界面張力如庚烷、庚基苯、丙基環(huán)己烷的等當(dāng)碳原子數(shù)相同。如庚

11、烷、庚基苯、丙基環(huán)己烷的等當(dāng)碳原子數(shù)相同。(5）表面活性劑結(jié)構(gòu)的影響表面活性劑結(jié)構(gòu)的影響一般而言，烷基數(shù)增加一般而言，烷基數(shù)增加, nmin 減少。即表面活性劑烷基分減少。即表面活性劑烷基分支化使油相最適宜碳數(shù)減少。支化使油相最適宜碳數(shù)減少。(4）適宜表面活性劑濃度和適宜鹽濃度適宜表面活性劑濃度和適宜鹽濃度兩種情況下，表面張力與濃度曲線均出現(xiàn)谷值。兩種情況下，表面張力與濃度曲線均出現(xiàn)谷值。(3）石油磺酸鹽的平均分子量石油磺酸鹽的平均分子量當(dāng)石油磺酸鹽的平均分子量增加，當(dāng)石油磺酸鹽的平均分子量增加，nmin 相應(yīng)增加，且兩相應(yīng)增加，且兩者者間有線性關(guān)系。間有線性關(guān)系。3. 5液液界面上的吸附液液

12、界面上的吸附1.Gibbs吸附公式吸附公式在液液界面上，至少存在三種成分，即兩個(gè)液相和一個(gè)溶在液液界面上，至少存在三種成分，即兩個(gè)液相和一個(gè)溶質(zhì)。因此質(zhì)。因此12112233dddduuu 1 1、2 2代表兩液相，代表兩液相，3 3代表溶質(zhì)，若采用吉布斯界面，即代表溶質(zhì)，若采用吉布斯界面，即液體液體1 1過剩為過剩為0 0。則上式為。則上式為122233ddduu 液液界面上的吸附液液界面上的吸附由于此時(shí)多出一個(gè)變量，因此無法從實(shí)驗(yàn)上測得由于此時(shí)多出一個(gè)變量，因此無法從實(shí)驗(yàn)上測得的表面張力來求得表面活性劑的吸附量。這個(gè)問的表面張力來求得表面活性劑的吸附量。這個(gè)問題可通過吉布斯題可通過吉布斯杜

13、亥姆公式來解決：杜亥姆公式來解決：(1)(1)(1)112233(2)(2)(2)112233(1)(2)(2)(1)(2)(1)(1)(2)2121231313ddd0ddd0ddxuxuxuxuxuxuxxxxuxxxxu液液界面上的吸附液液界面上的吸附(2)1(1)(2)313112323(1)(2)(2)(1)2121()dd()xxxxuxxxx 要從上式求得要從上式求得3 3，必須要求（，必須要求（a a）2 2=0=0 ( 2 )1(1)( 2 )3131(1)( 2 )( 2 )(1)2121(b) 0 xxxxxxxx而下列二種情況，可滿足而下列二種情況，可滿足b b條件條件

14、(2)(2)310 xx即溶質(zhì)及第一液相（水相）在第二即溶質(zhì)及第一液相（水相）在第二液相完全不溶。液相完全不溶。 (1)代入得液液界面上的吸附液液界面上的吸附(2)(1)(1)(2)31310 xxxx( 2 )(1)33( 2 )(1)11xxxx(2)(2)此即表示溶質(zhì)與液體此即表示溶質(zhì)與液體1 1在兩相中摩爾比相同，事實(shí)在兩相中摩爾比相同，事實(shí)上，這點(diǎn)很難做到。上，這點(diǎn)很難做到。若體系能符合上述若體系能符合上述a a、b b條件之一，公式可簡化為條件之一，公式可簡化為 (1)1233ddlnRTa 可用來從界面張力測定計(jì)算界面吸附量，但實(shí)際上可用來從界面張力測定計(jì)算界面吸附量，但實(shí)際上，

15、上面條件很難成立，故公式只是近似的。，上面條件很難成立，故公式只是近似的。液液界面上的吸附液液界面上的吸附2.液液界面吸附等溫線液液界面吸附等溫線液液界面吸附等溫線與溶液表面吸附等溫線相液液界面吸附等溫線與溶液表面吸附等溫線相似，也呈似，也呈Langmuir型，表面活性劑在液液界面上型，表面活性劑在液液界面上的吸附等溫線的特點(diǎn)有：的吸附等溫線的特點(diǎn)有：（2）在低濃度區(qū)吸附量隨濃度增加上升速度較快。）在低濃度區(qū)吸附量隨濃度增加上升速度較快。 （1）界面飽和吸附量小于溶液表面的飽和吸附量。）界面飽和吸附量小于溶液表面的飽和吸附量。液液界面上的吸附液液界面上的吸附 3.吸附層結(jié)構(gòu)吸附層結(jié)構(gòu) 界面上每

16、個(gè)吸附分子平均占有的面積可從吸附界面上每個(gè)吸附分子平均占有的面積可從吸附量求得，由于界面吸附的量求得，由于界面吸附的m較小，因此，界較小，因此，界面上吸附質(zhì)平均占有面積較大，若從吸附量及飽面上吸附質(zhì)平均占有面積較大，若從吸附量及飽和吸附量計(jì)算界面壓后，有和吸附量計(jì)算界面壓后，有 ln(1)mRTA 液液界面上的吸附液液界面上的吸附 若以若以對對A A作圖，可看出液液界面的吸附膜比作圖，可看出液液界面的吸附膜比空氣空氣水表面吸附膜更為擴(kuò)張（疏松），這是水表面吸附膜更為擴(kuò)張（疏松），這是由于表面活性劑的親油基和油相分子間的相互由于表面活性劑的親油基和油相分子間的相互作用與親油基之間的相互作用力非常

17、相似。因作用與親油基之間的相互作用力非常相似。因此，許多油相分子插在表面活性劑的親油基之此，許多油相分子插在表面活性劑的親油基之間，從而使活性劑分子平均占有面積變大，吸間，從而使活性劑分子平均占有面積變大，吸附分子間的凝聚力減弱，這也是為什么低濃度附分子間的凝聚力減弱，這也是為什么低濃度時(shí)，吸附量隨濃度上升速度較快的原因。時(shí)，吸附量隨濃度上升速度較快的原因。 從吸附過程的熱力學(xué)量計(jì)算可看出，液液界面從吸附過程的熱力學(xué)量計(jì)算可看出，液液界面吸附和溶液表面吸附所處環(huán)境不同，吸附和溶液表面吸附所處環(huán)境不同， 液液界面上的吸附液液界面上的吸附 在溶液表面吸附過程中，親油基在吸附相中所處在溶液表面吸附過

18、程中，親油基在吸附相中所處的環(huán)境在不斷變化，從開始的非烴環(huán)境到逐步接的環(huán)境在不斷變化，從開始的非烴環(huán)境到逐步接近烴環(huán)境，而在油水界面吸附過程中，親油基始近烴環(huán)境，而在油水界面吸附過程中，親油基始終處于烴環(huán)境之中，因此，前者終處于烴環(huán)境之中，因此，前者 （CH2）即每即每個(gè)個(gè)CH2基由溶液相遷移到界面上的標(biāo)準(zhǔn)自由能變基由溶液相遷移到界面上的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化化從小到大變化，而油水界面吸附的從小到大變化，而油水界面吸附的 （CH2）基本保持不變。另一方面，根據(jù)界面壓和分子平基本保持不變。另一方面，根據(jù)界面壓和分子平均占有面積均占有面積a數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)，以a 作圖，其圖形非常作圖，其圖形非常接近直線關(guān)系，

19、其方程可表示為：接近直線關(guān)系，其方程可表示為： （a-a0）=kT , a-a0=kT, a= a0+kTmGmG液液界面上的吸附液液界面上的吸附吸附在界面上的活性劑分子憎水基之間有油分子插入，因吸附在界面上的活性劑分子憎水基之間有油分子插入，因而而a0較大。例如，在較大。例如，在 辛辛 烷烷水界面上的吸附層比在十六烷水界面上的吸附層比在十六烷水界面的吸附層更為擴(kuò)張，可認(rèn)為是較小碳鏈的油分子更容水界面的吸附層更為擴(kuò)張，可認(rèn)為是較小碳鏈的油分子更容易插入憎水基之間的結(jié)果。易插入憎水基之間的結(jié)果。在界面上吸附的活性劑分子憎水基采用伸展的形象，近于在界面上吸附的活性劑分子憎水基采用伸展的形象，近于直

20、立地存在于界面上。直立地存在于界面上。a0為吸附分子自身占有面積，可從為吸附分子自身占有面積，可從 直線斜率求得。直線斜率求得。從一些碳鏈長不等的同系列表面活性劑得到的從一些碳鏈長不等的同系列表面活性劑得到的a0值表明，值表明，其值稍大于緊密排列的表面活性劑分子的橫截面積，與憎其值稍大于緊密排列的表面活性劑分子的橫截面積，與憎水基鏈長無關(guān)。這一事實(shí)說明：水基鏈長無關(guān)。這一事實(shí)說明：akT液液界面上的吸附液液界面上的吸附 4.界面吸附層的本征曲率界面吸附層的本征曲率 液液界面的吸附層可以看成是由親水層和憎水層組液液界面的吸附層可以看成是由親水層和憎水層組成，其中親水層由水和親水基組成，憎水層由憎

21、水成，其中親水層由水和親水基組成，憎水層由憎水基和油相的憎水鏈組成，憎水鏈間由于色散力的存基和油相的憎水鏈組成，憎水鏈間由于色散力的存在，使得在一定范圍內(nèi)體系能量隨分子間距減少而在，使得在一定范圍內(nèi)體系能量隨分子間距減少而降低。同時(shí)降低。同時(shí),親水基對水有強(qiáng)烈的親合力親水基對水有強(qiáng)烈的親合力,它力圖與它力圖與較多的水發(fā)生水合作用而使體系能量降低較多的水發(fā)生水合作用而使體系能量降低.這兩方這兩方面作用的結(jié)果是體系能量降低而使界面穩(wěn)定。面作用的結(jié)果是體系能量降低而使界面穩(wěn)定。液液界面上的吸附液液界面上的吸附 這時(shí)，親水層和憎水層間的距離基本保持不這時(shí)，親水層和憎水層間的距離基本保持不變，各自占有面

22、積亦有定值。當(dāng)憎水基截面積和變，各自占有面積亦有定值。當(dāng)憎水基截面積和親水基截面積之比（即排列參數(shù)親水基截面積之比（即排列參數(shù)P）大于）大于1時(shí)，液時(shí)，液液界面吸附層將向水相彎曲，反之，將向油相彎液界面吸附層將向水相彎曲，反之，將向油相彎曲。我們將這種由于排列參數(shù)曲。我們將這種由于排列參數(shù)P的相對大小而產(chǎn)的相對大小而產(chǎn)生的曲率稱為吸附層的生的曲率稱為吸附層的本征曲率本征曲率。 可通過下列方法改變吸附層的本征曲率：可通過下列方法改變吸附層的本征曲率：(1）改變排列參數(shù)）改變排列參數(shù)液液界面上的吸附液液界面上的吸附使親水基截面積變大的因素：使親水基截面積變大的因素：使憎水基截面積變大的因素：使憎水

23、基截面積變大的因素：對非離子型表面活性劑：對非離子型表面活性劑： （a）增加聚氧乙烯基）增加聚氧乙烯基的聚合度；（的聚合度；（b）降低溫度使其水合程度增強(qiáng)。）降低溫度使其水合程度增強(qiáng)。對離子型表面活性劑：對離子型表面活性劑： （a）降低電解質(zhì)的濃度）降低電解質(zhì)的濃度使雙電層變厚；（使雙電層變厚；（b）改變）改變pH值，若親水基離解值，若親水基離解度增大，則斥力變大，親水基截面積變大；（度增大，則斥力變大，親水基截面積變大；（c）改變反離子使斥力變大。改變反離子使斥力變大。液液界面上的吸附液液界面上的吸附（a）增加憎水基的碳鏈長度；）增加憎水基的碳鏈長度；（b）引入分支結(jié)構(gòu)）引入分支結(jié)構(gòu)（c）增

24、加油相分子的插入。）增加油相分子的插入。11 ,o wo w加入助表面活性劑后，由于改變了原來的親水層和憎水層的加入助表面活性劑后，由于改變了原來的親水層和憎水層的表面壓，使兩者不相等。因此，在混合雙層中的表面壓存在表面壓，使兩者不相等。因此，在混合雙層中的表面壓存在壓力梯度，迫使吸附層產(chǎn)生彎曲。壓力梯度，迫使吸附層產(chǎn)生彎曲。(2）使用混合表面活性劑）使用混合表面活性劑當(dāng)油當(dāng)油水界面中只有主表面活性劑吸附時(shí)，界面張力由純水界面中只有主表面活性劑吸附時(shí)，界面張力由純油油水界面的水界面的 降為降為 ，兩者之差為，兩者之差為 o w13. 6微乳狀液微乳狀液 1微乳狀液的特點(diǎn)微乳狀液的特點(diǎn) 這是一種

25、特殊的液這是一種特殊的液-液分散體系，具有很大實(shí)用液分散體系，具有很大實(shí)用價(jià)值，也是在實(shí)用中偶然發(fā)現(xiàn)的。人們早已知價(jià)值，也是在實(shí)用中偶然發(fā)現(xiàn)的。人們早已知道油和水不能完全混溶，但可以形成一種液體道油和水不能完全混溶，但可以形成一種液體以小顆粒的形式存在于另一種液體之中的分散以小顆粒的形式存在于另一種液體之中的分散體系體系乳狀液。乳狀液通常呈乳白色、不透乳狀液。乳狀液通常呈乳白色、不透明狀。它具有聚結(jié)、分層的傾向，乃熱力學(xué)不明狀。它具有聚結(jié)、分層的傾向，乃熱力學(xué)不穩(wěn)定的體系。穩(wěn)定的體系。1928年美國化學(xué)工程師年美國化學(xué)工程師Rodawald在研制皮革上光劑時(shí)意外地得到了在研制皮革上光劑時(shí)意外地

26、得到了“透明乳狀透明乳狀液液”。它雖也含有大量不相混溶的液體，但性。它雖也含有大量不相混溶的液體，但性質(zhì)明顯地不同于乳狀液，有下列特點(diǎn)：質(zhì)明顯地不同于乳狀液，有下列特點(diǎn)： 微乳狀液的特點(diǎn)微乳狀液的特點(diǎn) （1）制備時(shí)不必采用各種乳化設(shè)備向體系供給能量，而只要）制備時(shí)不必采用各種乳化設(shè)備向體系供給能量，而只要配方合適，各組分混合后會自動形成微乳狀液。這說明微乳配方合適，各組分混合后會自動形成微乳狀液。這說明微乳化過程是體系自由能降低的自發(fā)過程，此過程的終點(diǎn)應(yīng)為熱化過程是體系自由能降低的自發(fā)過程，此過程的終點(diǎn)應(yīng)為熱力學(xué)穩(wěn)定的體系。力學(xué)穩(wěn)定的體系。 （2）在組成上它的特點(diǎn)是：（）在組成上它的特點(diǎn)是：（

27、i）表面活性劑含量顯著高于普）表面活性劑含量顯著高于普通乳狀液，約在通乳狀液，約在530%上下。（上下。（ii）分為三元系和四元系兩種。）分為三元系和四元系兩種。最先發(fā)現(xiàn)的是應(yīng)用離子型表面活性劑的四元系微乳體系，它至最先發(fā)現(xiàn)的是應(yīng)用離子型表面活性劑的四元系微乳體系，它至少有四種成分，即油、水、表面活性劑和助表面活性劑（常用少有四種成分，即油、水、表面活性劑和助表面活性劑（常用的是中等碳鏈長度的醇類）。當(dāng)時(shí)認(rèn)為醇類是構(gòu)成微乳必不可的是中等碳鏈長度的醇類）。當(dāng)時(shí)認(rèn)為醇類是構(gòu)成微乳必不可少的成分少的成分,后來發(fā)現(xiàn)應(yīng)用非離子型表面活性劑在一定溫度范圍內(nèi)后來發(fā)現(xiàn)應(yīng)用非離子型表面活性劑在一定溫度范圍內(nèi)也可

28、得到微乳，并不必須加入醇類，這就是三元系的微乳（油、也可得到微乳，并不必須加入醇類，這就是三元系的微乳（油、水、非離子表面活性劑）。水、非離子表面活性劑）。微乳狀液的特點(diǎn)微乳狀液的特點(diǎn) （3）外觀上微乳不同于一般乳狀液，呈透明或略帶乳光的半透）外觀上微乳不同于一般乳狀液，呈透明或略帶乳光的半透明狀。明狀。（5）微乳雖與一般乳狀液相似有油外相（）微乳雖與一般乳狀液相似有油外相（W/O型）和水外相型）和水外相（O/W型）之分，但有兩個(gè)獨(dú)特之處，即（型）之分，但有兩個(gè)獨(dú)特之處，即（i）不像一般乳狀液）不像一般乳狀液隨類型之不同而只能與油混勻或只能與水混勻，微乳在一定范隨類型之不同而只能與油混勻或只能

29、與水混勻，微乳在一定范圍內(nèi)既能與油混勻又能與水混勻；（圍內(nèi)既能與油混勻又能與水混勻；（ii）已有證據(jù)表明，在一定）已有證據(jù)表明，在一定組成條件下，在各向同性的微乳體系中可存在雙連續(xù)相，即油組成條件下，在各向同性的微乳體系中可存在雙連續(xù)相，即油相和水相都是連續(xù)的。相和水相都是連續(xù)的。 （4）穩(wěn)定性不同，雖經(jīng)長期放置亦能保持均勻透明的液體狀態(tài)。）穩(wěn)定性不同，雖經(jīng)長期放置亦能保持均勻透明的液體狀態(tài)。微乳狀液的特點(diǎn)微乳狀液的特點(diǎn)（6）一般乳狀液在兩相體積分?jǐn)?shù)都比較大時(shí)粘度明顯增）一般乳狀液在兩相體積分?jǐn)?shù)都比較大時(shí)粘度明顯增大，常呈粘稠狀，而微乳狀液在相似的油水比例時(shí)仍然具大，常呈粘稠狀，而微乳狀液在相

30、似的油水比例時(shí)仍然具有與水相近的粘度。有與水相近的粘度。微乳狀液的特點(diǎn)微乳狀液的特點(diǎn) 這些特性使得它具有很大實(shí)用價(jià)值。盡管早期對它的結(jié)構(gòu)、這些特性使得它具有很大實(shí)用價(jià)值。盡管早期對它的結(jié)構(gòu)、原理尚一無所知，只是稱作原理尚一無所知，只是稱作“透明乳狀液透明乳狀液”或或“可溶油可溶油”，在實(shí)用中卻取得很大成功。例如用于皮革上光劑，地板蠟，在實(shí)用中卻取得很大成功。例如用于皮革上光劑，地板蠟，切削油等。直到切削油等。直到1943年年Hoar和和Schulman才證明它是一種特才證明它是一種特殊的分散體系。殊的分散體系。Schulman等用小角等用小角X射線衍射、光散射、射線衍射、光散射、超離心、電子顯

31、微鏡和粘度等方法測定其中分散相的顆粒超離心、電子顯微鏡和粘度等方法測定其中分散相的顆粒大小和形狀，指出它是大小范圍為大小和形狀，指出它是大小范圍為80800的球形或圓柱的球形或圓柱形顆粒構(gòu)成的分散體系。形顆粒構(gòu)成的分散體系。1958年年Schulman給它定名為微乳給它定名為微乳狀液（狀液（microemulsion），意思是微小顆粒的乳狀液），意思是微小顆粒的乳狀液。雖然雖然對于此類分散體系的本質(zhì)是不是乳狀液還有嚴(yán)重分歧，而對于此類分散體系的本質(zhì)是不是乳狀液還有嚴(yán)重分歧，而微乳狀液的這個(gè)名詞倒是得到普遍承認(rèn)，并無引起異議。微乳狀液的這個(gè)名詞倒是得到普遍承認(rèn)，并無引起異議。 微乳狀液的本質(zhì)微乳

32、狀液的本質(zhì)2微乳狀液的本質(zhì)及形成機(jī)制微乳狀液的本質(zhì)及形成機(jī)制 關(guān)于微乳狀液的本質(zhì)有兩派意見。一派以關(guān)于微乳狀液的本質(zhì)有兩派意見。一派以Schulman和和Prince為為主，持主，持“微小粒子的乳狀液微小粒子的乳狀液”觀點(diǎn)；另一派以觀點(diǎn)；另一派以Winsor，Shinoda，F(xiàn)riberg為主，持為主，持“腫脹膠團(tuán)腫脹膠團(tuán)”說。說。 第一種學(xué)說很容易解釋微乳狀液的透明或半透明、粘度小、穩(wěn)定第一種學(xué)說很容易解釋微乳狀液的透明或半透明、粘度小、穩(wěn)定性高等性質(zhì)。這一派意見遇到的困難是如何解釋微乳自動形成和性高等性質(zhì)。這一派意見遇到的困難是如何解釋微乳自動形成和熱力學(xué)穩(wěn)定性質(zhì)。為此，熱力學(xué)穩(wěn)定性質(zhì)。為

33、此，Schulman等提出混合膜具有負(fù)界面張力等提出混合膜具有負(fù)界面張力的說法，叫做混合膜理論。他們曾加己醇于油的說法，叫做混合膜理論。他們曾加己醇于油-水水-皂組成的乳狀皂組成的乳狀液中，醇達(dá)到一定濃度時(shí)乳狀液變透明，形成微乳。他們測定了液中，醇達(dá)到一定濃度時(shí)乳狀液變透明，形成微乳。他們測定了此過程中界面張力的變化，發(fā)現(xiàn)界面張力隨加醇而逐步降低到零。此過程中界面張力的變化，發(fā)現(xiàn)界面張力隨加醇而逐步降低到零。由此推斷，再加入更多的醇，界面張力應(yīng)變?yōu)樨?fù)值。具有負(fù)界面由此推斷，再加入更多的醇，界面張力應(yīng)變?yōu)樨?fù)值。具有負(fù)界面張力的體系在擴(kuò)大界面面積時(shí)將放出能量，即張力的體系在擴(kuò)大界面面積時(shí)將放出能量

34、，即微乳狀液的本質(zhì)微乳狀液的本質(zhì)21( )0AAGA dA這使得乳狀液顆粒變小成為自發(fā)過程，即自動形成微乳。這使得乳狀液顆粒變小成為自發(fā)過程，即自動形成微乳。PrincePrince進(jìn)一步解釋加醇導(dǎo)至負(fù)界面張力的原理為：（進(jìn)一步解釋加醇導(dǎo)至負(fù)界面張力的原理為：（a a）醇與）醇與表面活性劑締合而進(jìn)入界面層，于是增加表面壓，當(dāng)表面壓超表面活性劑締合而進(jìn)入界面層，于是增加表面壓，當(dāng)表面壓超過過50mN/m50mN/m以上，界面張力就變?yōu)樨?fù)值了；（以上，界面張力就變?yōu)樨?fù)值了；（b b）醇可使油）醇可使油- -水界水界面張力降低面張力降低15mN/m15mN/m以上，而皂類很容易產(chǎn)生以上，而皂類很容易

35、產(chǎn)生35mN/m35mN/m的表面壓，的表面壓，兩者同時(shí)作用，界面張力便成為負(fù)值了?；旌辖缑婺さ呢?fù)界面兩者同時(shí)作用，界面張力便成為負(fù)值了?；旌辖缑婺さ呢?fù)界面張力說雖曾引起廣泛注意，但終究只是一種推斷，缺少實(shí)驗(yàn)證張力說雖曾引起廣泛注意，但終究只是一種推斷，缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)。據(jù)。PrincePrince的論證亦非無懈可擊，例如，大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，的論證亦非無懈可擊，例如，大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混合表面活性劑溶液的表面壓不等于兩單獨(dú)表面活性劑溶液表混合表面活性劑溶液的表面壓不等于兩單獨(dú)表面活性劑溶液表面壓之和。面壓之和。液液界面上的吸附層液液界面上的吸附層微乳狀液的本質(zhì)微乳狀液的本質(zhì) 另一派認(rèn)為微乳是油相或

36、水相加溶于膠團(tuán)或反膠團(tuán)之中，另一派認(rèn)為微乳是油相或水相加溶于膠團(tuán)或反膠團(tuán)之中，使之脹大到一定顆粒大小范圍內(nèi)而形成的。由于加溶作用是使之脹大到一定顆粒大小范圍內(nèi)而形成的。由于加溶作用是自動進(jìn)行的過程，自動微乳化的現(xiàn)象便是自然的了，這種觀自動進(jìn)行的過程，自動微乳化的現(xiàn)象便是自然的了，這種觀點(diǎn)首先來自點(diǎn)首先來自Winsor等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他們研究了表面活性劑、等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他們研究了表面活性劑、助表面活性劑、水體系的締合問題，得到兩種各向同性的液助表面活性劑、水體系的締合問題，得到兩種各向同性的液相區(qū)。一為油溶液（相區(qū)。一為油溶液（L2），一為水溶液（），一為水溶液（L1）。他們證實(shí)，）。他們證實(shí)，在

37、皂或醇中加入其他成分可得在皂或醇中加入其他成分可得L2，其中含有皂和水構(gòu)成的反，其中含有皂和水構(gòu)成的反膠團(tuán)。膠團(tuán)。L2可溶解相當(dāng)量的苯，不發(fā)生任何相變而得到可溶解相當(dāng)量的苯，不發(fā)生任何相變而得到Schulman等所制備的微乳狀液。這說明微乳狀液就是加溶了等所制備的微乳狀液。這說明微乳狀液就是加溶了另一液相的膠團(tuán)溶液，或稱之為另一液相的膠團(tuán)溶液，或稱之為“腫脹的膠團(tuán)腫脹的膠團(tuán)”。 微乳狀液的應(yīng)用前景微乳狀液的應(yīng)用前景 Shinoda等關(guān)于非離子表面活性劑微乳液的研究進(jìn)一步說明混等關(guān)于非離子表面活性劑微乳液的研究進(jìn)一步說明混合膜并非生成微乳狀液的必要條件。應(yīng)用非離子型表面活性劑，合膜并非生成微乳狀

38、液的必要條件。應(yīng)用非離子型表面活性劑，不必加入醇，只要選擇適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙Y(jié)構(gòu)和溫度，使膠團(tuán)不必加入醇，只要選擇適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙Y(jié)構(gòu)和溫度，使膠團(tuán)具有合適的大小，足以加溶足夠量的大混溶液相，即可生成微具有合適的大小，足以加溶足夠量的大混溶液相，即可生成微乳狀液，這進(jìn)一步支持了腫脹的膠團(tuán)說。乳狀液，這進(jìn)一步支持了腫脹的膠團(tuán)說。 3.微乳狀液的應(yīng)用前景微乳狀液的應(yīng)用前景 微乳狀液在許多情況下的應(yīng)用是和乳狀液的應(yīng)用聯(lián)系在一起微乳狀液在許多情況下的應(yīng)用是和乳狀液的應(yīng)用聯(lián)系在一起的。許多配方實(shí)際上是形成宏乳狀液。微乳液只有在一定條件的。許多配方實(shí)際上是形成宏乳狀液。微乳液只有在一定條件下才獲得穩(wěn)定、高度

39、分散的體系，并在某些特定方面取得良好下才獲得穩(wěn)定、高度分散的體系，并在某些特定方面取得良好效果。如：效果。如：微乳狀液的應(yīng)用前景微乳狀液的應(yīng)用前景（1）化妝品化妝品 宏乳狀液的穩(wěn)定性不是令人非常滿意的，若更宏乳狀液的穩(wěn)定性不是令人非常滿意的，若更換成微乳狀液則不論是穩(wěn)定性還是外觀（透明性）和功能換成微乳狀液則不論是穩(wěn)定性還是外觀（透明性）和功能都會有改善。都會有改善。 （3）洗井液洗井液 油井在生產(chǎn)一段時(shí)間以后，由于蠟、瀝青、油井在生產(chǎn)一段時(shí)間以后，由于蠟、瀝青、膠質(zhì)等的粘附，使出油量下降，這就需要用一種液體注入膠質(zhì)等的粘附，使出油量下降，這就需要用一種液體注入井中清洗，使出油量恢復(fù)正常。洗井

40、液的配方很多，而微井中清洗，使出油量恢復(fù)正常。洗井液的配方很多，而微乳狀液是其中之一，它對地層壓力系數(shù)較低的油井更為有乳狀液是其中之一，它對地層壓力系數(shù)較低的油井更為有利，因?yàn)樗拿芏鹊筒⑶也皇沟貙优蛎浝?，因?yàn)樗拿芏鹊筒⑶也皇沟貙优蛎洝?（2）脫模劑脫模劑 過去用無機(jī)粉體作脫模劑較多，給操作人員帶過去用無機(jī)粉體作脫模劑較多，給操作人員帶來不便?，F(xiàn)今在橡膠、塑料等行業(yè)改用噴涂宏乳狀液或微乳來不便。現(xiàn)今在橡膠、塑料等行業(yè)改用噴涂宏乳狀液或微乳狀液，既提高了工效、改善了成品質(zhì)量，又減少了環(huán)境污染，狀液，既提高了工效、改善了成品質(zhì)量，又減少了環(huán)境污染，深受歡迎。深受歡迎。微乳狀液的應(yīng)用前景微乳狀液的

41、應(yīng)用前景（4）三次采油三次采油 油井自噴稱為一次采油。注水、注油井自噴稱為一次采油。注水、注蒸汽、火燒、動力機(jī)械抽油等依附于動力而出油蒸汽、火燒、動力機(jī)械抽油等依附于動力而出油者稱為二次采油。在注水驅(qū)油等方法中，再附加者稱為二次采油。在注水驅(qū)油等方法中，再附加化學(xué)藥劑或生物制劑而出油的措施稱為三次采油?；瘜W(xué)藥劑或生物制劑而出油的措施稱為三次采油。三次采油的辦法也是多種多樣的，微乳狀液是辦三次采油的辦法也是多種多樣的，微乳狀液是辦法之一，且成功的希望較大。因?yàn)槲⑷橐涸谝欢ǚㄖ?，且成功的希望較大。因?yàn)槲⑷橐涸谝欢ǚ秶鷥?nèi)既能和水又能和油混溶，能消除油水間的范圍內(nèi)既能和水又能和油混溶，能消除油水間的

42、界面張力，故洗油效率最高。德國、美國等都已界面張力，故洗油效率最高。德國、美國等都已有單井成功的先例。我國石油系統(tǒng)在這方面也開有單井成功的先例。我國石油系統(tǒng)在這方面也開展了許多工作，取得了不少成果。展了許多工作，取得了不少成果。 微乳狀液的應(yīng)用前景微乳狀液的應(yīng)用前景 但它能否大面積推廣使用，則受技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上諸多因素制約。但它能否大面積推廣使用，則受技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上諸多因素制約。不過，三次采油勢在必行，因?yàn)槿尾捎退墒盏氖菤埓嬗谟筒贿^，三次采油勢在必行，因?yàn)槿尾捎退墒盏氖菤埓嬗谟蛯又卸噙_(dá)層中多達(dá)60%以上的原油。以上的原油。21世紀(jì)將會有更多的石油開采人員世紀(jì)將會有更多的石油開采人員從事這

43、方面的工作。關(guān)于三次采油用微乳液的具體制備方法和從事這方面的工作。關(guān)于三次采油用微乳液的具體制備方法和國內(nèi)外常用配方可參閱有關(guān)手冊。國內(nèi)外常用配方可參閱有關(guān)手冊。 總之，關(guān)于微乳狀液的研究和應(yīng)用，雖然已經(jīng)取得不少成果，總之，關(guān)于微乳狀液的研究和應(yīng)用，雖然已經(jīng)取得不少成果，但關(guān)于深層次的問題仍有待進(jìn)一步探索和總結(jié)但關(guān)于深層次的問題仍有待進(jìn)一步探索和總結(jié)。（5）超細(xì)粒子的制備超細(xì)粒子的制備 第二章中曾提到，超細(xì)粒子、納米材料第二章中曾提到，超細(xì)粒子、納米材料的制備是當(dāng)前的熱點(diǎn)，而微乳液的基礎(chǔ)研究也是現(xiàn)今的熱門課的制備是當(dāng)前的熱點(diǎn)，而微乳液的基礎(chǔ)研究也是現(xiàn)今的熱門課題，因此應(yīng)用微乳液法制備超細(xì)粒子必

44、然引起眾多學(xué)者的關(guān)注題，因此應(yīng)用微乳液法制備超細(xì)粒子必然引起眾多學(xué)者的關(guān)注和興趣。和興趣。乳狀液類型乳狀液類型 簡單的乳狀液通常分為兩大類。習(xí)慣上將不溶于水的有機(jī)物稱油，將不連續(xù)以液珠形式存在的相稱為內(nèi)相，將連續(xù)存在的液相稱為外相。1.水包油乳狀液 用O/W表示。內(nèi)相為油，外相為水，這種乳狀液能用水稀釋，如牛奶等。2.油包水乳狀液 用W/O表示。內(nèi)相為水，外相為油，如油井中噴出的原油。乳狀液類型乳狀液類型檢驗(yàn)水包油乳狀液加入水溶性染料如亞甲基藍(lán)，說明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹，說明油是不連續(xù)相。3. 7乳狀液的應(yīng)用乳狀液的應(yīng)用 乳狀液在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活以及生理現(xiàn)象中都有乳狀液在工

45、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活以及生理現(xiàn)象中都有廣泛的應(yīng)用廣泛的應(yīng)用 (1) 控制反應(yīng)控制反應(yīng) 許多化學(xué)反應(yīng)是放熱的，反應(yīng)時(shí)溫度激劇上升，能許多化學(xué)反應(yīng)是放熱的，反應(yīng)時(shí)溫度激劇上升，能促進(jìn)副反應(yīng)的發(fā)生，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。若將反應(yīng)物促進(jìn)副反應(yīng)的發(fā)生，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。若將反應(yīng)物制成乳狀液后再反應(yīng)，即可避免上述缺點(diǎn)。因?yàn)榉磻?yīng)制成乳狀液后再反應(yīng)，即可避免上述缺點(diǎn)。因?yàn)榉磻?yīng)物分散成小滴后，在每個(gè)小滴中反應(yīng)物數(shù)量較少，產(chǎn)物分散成小滴后，在每個(gè)小滴中反應(yīng)物數(shù)量較少，產(chǎn)生熱量也少，并且乳狀液的面積大，散熱快，因而溫生熱量也少，并且乳狀液的面積大，散熱快，因而溫度易于控制。高分子化學(xué)中常使用乳液聚合反應(yīng)（如度易于控制。高

46、分子化學(xué)中常使用乳液聚合反應(yīng)（如合成橡乳），以制得較高質(zhì)量的產(chǎn)品。合成橡乳），以制得較高質(zhì)量的產(chǎn)品。乳狀液的應(yīng)用乳狀液的應(yīng)用 (2) 農(nóng)藥乳劑農(nóng)藥乳劑 將殺蟲藥、滅菌藥制成將殺蟲藥、滅菌藥制成O/W型乳劑使用，不但藥物用量少，型乳劑使用，不但藥物用量少，而且能均勻地在植物葉上鋪展，提高殺蟲、滅菌效率。也而且能均勻地在植物葉上鋪展，提高殺蟲、滅菌效率。也有將農(nóng)藥與乳化劑溶在一起制成乳油的，使用時(shí)配入水中有將農(nóng)藥與乳化劑溶在一起制成乳油的，使用時(shí)配入水中即成乳狀液。即成乳狀液。 (3) 瀝青乳狀液瀝青乳狀液 瀝青的粘度很大，不便于在室溫下直接用于鋪路面。若瀝青的粘度很大，不便于在室溫下直接用于鋪路

47、面。若用陽離子型乳化劑將其制成用陽離子型乳化劑將其制成O/W型乳狀液，則表觀粘度大型乳狀液，則表觀粘度大大降低，并改善了對砂石的潤濕性，操作簡便，效果好。大降低，并改善了對砂石的潤濕性，操作簡便，效果好。比較有效的是陽離子型表面活性劑。這主要是因?yàn)樯笆肀容^有效的是陽離子型表面活性劑。這主要是因?yàn)樯笆砻婧韶?fù)電，易于吸引荷正電的瀝青乳狀液液滴，并使其破面荷負(fù)電，易于吸引荷正電的瀝青乳狀液液滴，并使其破乳，水分蒸發(fā)后瀝青將砂石粘連在一起。乳，水分蒸發(fā)后瀝青將砂石粘連在一起。乳狀液的應(yīng)用乳狀液的應(yīng)用 (4) 稠油的乳化降粘稠油的乳化降粘 我國不少地區(qū)的原油是稠油，粘度高到常溫下是我國不少地區(qū)的原油

48、是稠油，粘度高到常溫下是固體，甚至可以雕刻成藝術(shù)品。當(dāng)粘度大于固體，甚至可以雕刻成藝術(shù)品。當(dāng)粘度大于2Pas時(shí)，用抽油機(jī)無法抽取。乳化降粘是解決辦法之時(shí)，用抽油機(jī)無法抽取。乳化降粘是解決辦法之一，即在抽油井的套管環(huán)形空間注入一定量的表一，即在抽油井的套管環(huán)形空間注入一定量的表面活性劑溶液，使其與稠油混合形成不太穩(wěn)定的面活性劑溶液，使其與稠油混合形成不太穩(wěn)定的O/W型乳狀液，原油粘度即大為降低，不但能用型乳狀液，原油粘度即大為降低，不但能用抽油機(jī)抽出，而且還能在管線中輸送到集油站進(jìn)抽油機(jī)抽出，而且還能在管線中輸送到集油站進(jìn)行下一工序處理。行下一工序處理。 乳狀液的應(yīng)用乳狀液的應(yīng)用 (5) 紡織工

49、業(yè)紡織工業(yè) 天然纖維與人造短纖維在紡前要用油劑處理，合成纖維在紡天然纖維與人造短纖維在紡前要用油劑處理，合成纖維在紡紗、織布時(shí)也要施用油劑，以增加纖維的機(jī)械強(qiáng)度、減少摩紗、織布時(shí)也要施用油劑，以增加纖維的機(jī)械強(qiáng)度、減少摩擦和增加抗靜電性能等。在實(shí)際使用時(shí)，為了節(jié)省油劑，都擦和增加抗靜電性能等。在實(shí)際使用時(shí)，為了節(jié)省油劑，都加水配成加水配成O/W型乳狀液使用。型乳狀液使用。 常用的油劑成分是潤滑劑（天然動植物油，使纖維平滑）、常用的油劑成分是潤滑劑（天然動植物油，使纖維平滑）、乳化劑（一方面起乳化作用，另一方面還有諸如潤濕、抗靜乳化劑（一方面起乳化作用，另一方面還有諸如潤濕、抗靜電性等功能）和添

50、加劑（有防氧化、防銹、防毒等功能）。電性等功能）和添加劑（有防氧化、防銹、防毒等功能）。 各種纖維的理化性質(zhì)及加工方法不同，所用油劑的組成也有各種纖維的理化性質(zhì)及加工方法不同，所用油劑的組成也有差異?，F(xiàn)舉一化纖用油劑配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異?，F(xiàn)舉一化纖用油劑配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）：）： 乳狀液的應(yīng)用乳狀液的應(yīng)用 錠子油錠子油 7 聚氧乙烯烷基醚（聚氧乙烯烷基醚（C10C14，n=3） 10 聚氧乙烯烷基醚（聚氧乙烯烷基醚（C12，n=5.5） 15 烷基磺酸鈉烷基磺酸鈉 5 乳狀液的應(yīng)用乳狀液的應(yīng)用 (6) 制革工業(yè)制革工業(yè) 在皮革鞣制、鞣后處理的上油、填充和修飾工序中常用乳在皮革鞣制、鞣后處理的上油

51、、填充和修飾工序中常用乳狀液。這些工序是將油脂、高聚物等擠入皮革纖維或粒面層，狀液。這些工序是將油脂、高聚物等擠入皮革纖維或粒面層，將染料涂在皮革表面上，從而提高皮革的牢固度、柔軟性和將染料涂在皮革表面上，從而提高皮革的牢固度、柔軟性和拉伸性能。拉伸性能。 皮革是一種親水的蛋白纖維，因此要把憎水的油脂加進(jìn)去皮革是一種親水的蛋白纖維，因此要把憎水的油脂加進(jìn)去需將油脂制成需將油脂制成O/W型乳狀液，這樣既便于操作，也節(jié)省油脂型乳狀液，這樣既便于操作，也節(jié)省油脂用量，皮革粒面常帶正電，故乳化劑多用陰離子型的，使乳用量，皮革粒面常帶正電，故乳化劑多用陰離子型的，使乳狀液油滴帶負(fù)電以便于處理?，F(xiàn)今也常用

52、非離子型乳化劑以狀液油滴帶負(fù)電以便于處理?，F(xiàn)今也常用非離子型乳化劑以提高其潤濕性。提高其潤濕性。 乳狀液的應(yīng)用乳狀液的應(yīng)用 (7) 乳化食品和醫(yī)藥用乳劑乳化食品和醫(yī)藥用乳劑 牛乳和豆?jié){是天然牛乳和豆?jié){是天然O/W型乳狀液，其中的脂肪以細(xì)滴分型乳狀液，其中的脂肪以細(xì)滴分散在水中，乳化劑均是蛋白質(zhì)，故它們易被人體消化吸散在水中，乳化劑均是蛋白質(zhì)，故它們易被人體消化吸收。根據(jù)這一道理，人們制造了收。根據(jù)這一道理，人們制造了“乳白魚肝油乳白魚肝油”，它是，它是魚肝油分散在水中的一種魚肝油分散在水中的一種O/W型乳狀液。由于魚肝油為型乳狀液。由于魚肝油為內(nèi)相，口服時(shí)無腥味，便于兒童服用。內(nèi)相，口服時(shí)無腥

53、味，便于兒童服用。日常生活中的冰日常生活中的冰淇琳、人造奶油以及營養(yǎng)豆奶等大多是淇琳、人造奶油以及營養(yǎng)豆奶等大多是W/OW/O或或O/WO/W型乳劑。型乳劑。冰淇琳由奶油、椰子油等原料與水乳化而成。人造奶油冰淇琳由奶油、椰子油等原料與水乳化而成。人造奶油不含動物脂肪中易引起心血管疾病的膽固醇，且成本低，不含動物脂肪中易引起心血管疾病的膽固醇，且成本低，廣泛用于糕點(diǎn)行業(yè)。這些食品中所用的乳化劑多為甘油廣泛用于糕點(diǎn)行業(yè)。這些食品中所用的乳化劑多為甘油- -硬脂酸酯、蔗糖酯等。硬脂酸酯、蔗糖酯等。 乳狀液的應(yīng)用乳狀液的應(yīng)用 目前臨床上給嚴(yán)重營養(yǎng)缺乏患者使用的靜脈滴目前臨床上給嚴(yán)重營養(yǎng)缺乏患者使用的靜

54、脈滴注用脂肪乳劑，主要是含有精制豆油、豆磷脂和注用脂肪乳劑，主要是含有精制豆油、豆磷脂和甘油的甘油的O/W型乳狀液。藥房中許多用作搽劑的藥型乳狀液。藥房中許多用作搽劑的藥膏，以往多以凡士林為基質(zhì)，使用時(shí)易污染衣服，膏，以往多以凡士林為基質(zhì)，使用時(shí)易污染衣服，目前常制成目前常制成“霜劑霜劑”，實(shí)為濃的，實(shí)為濃的O/W型乳狀液，型乳狀液，極易被水清洗，所用乳化劑常為聚氧乙烯（極易被水清洗，所用乳化劑常為聚氧乙烯（550）硬脂酸酯等。硬脂酸酯等。第第四章章 不溶性表面膜不溶性表面膜表面壓不溶膜的類型不溶膜的制備混合不溶膜表面電勢和表面黏度L-B技術(shù)和L-B膜4. 1不溶性表面膜不溶性表面膜許多不溶性

55、物質(zhì)如長碳鏈脂肪酸和脂肪醇借助于適當(dāng)?shù)娜軇┰S多不溶性物質(zhì)如長碳鏈脂肪酸和脂肪醇借助于適當(dāng)?shù)娜軇┛稍谒砻嫔箱佌钩蓡畏肿訉拥谋∧?，其親水基朝著水相，可在水表面上鋪展成單分子層的薄膜，其親水基朝著水相，而憎水基則朝著氣相。當(dāng)憎水基大到一定程度，不溶物在水而憎水基則朝著氣相。當(dāng)憎水基大到一定程度，不溶物在水中的濃度便小得可以忽略，這時(shí)，表面活性物質(zhì)可視為全部中的濃度便小得可以忽略，這時(shí)，表面活性物質(zhì)可視為全部集中于表面層作定向排列。當(dāng)濃度達(dá)一定程度，便形成不溶集中于表面層作定向排列。當(dāng)濃度達(dá)一定程度，便形成不溶性表面膜。可見，不溶性表面膜不是通過溶液表面吸附的途性表面膜?？梢姡蝗苄员砻婺げ皇峭ㄟ^溶

56、液表面吸附的途徑產(chǎn)生的。其表面濃度可自鋪展的物質(zhì)的量以及表面積的大徑產(chǎn)生的。其表面濃度可自鋪展的物質(zhì)的量以及表面積的大小而求出。在高濃度時(shí)表面膜中的分子常以簡單的形式緊密小而求出。在高濃度時(shí)表面膜中的分子常以簡單的形式緊密地排列在一起，故可通過測定表面膜的某些性質(zhì)以得到分子地排列在一起，故可通過測定表面膜的某些性質(zhì)以得到分子的大小、形狀及排列方式等信息。的大小、形狀及排列方式等信息。不溶性表面膜不溶性表面膜許多現(xiàn)象說明，在水面形成不溶膜后，有膜處對無膜處將許多現(xiàn)象說明，在水面形成不溶膜后，有膜處對無膜處將產(chǎn)生一種壓力。如將細(xì)線連成一封閉的圈，將其放在水面產(chǎn)生一種壓力。如將細(xì)線連成一封閉的圈，將

57、其放在水面上，然后將油在圈內(nèi)鋪展開，則原來不規(guī)則的線圈便變成上，然后將油在圈內(nèi)鋪展開，則原來不規(guī)則的線圈便變成張緊的圓圈。再如，在水面上放一根火柴，然后用沾有油張緊的圓圈。再如，在水面上放一根火柴，然后用沾有油的玻璃棒在火柴的一邊的水面上碰一下，結(jié)果火柴就會向的玻璃棒在火柴的一邊的水面上碰一下，結(jié)果火柴就會向另一邊移動。這些現(xiàn)象說明，有膜處與無膜處存在一種不另一邊移動。這些現(xiàn)象說明，有膜處與無膜處存在一種不平衡力。此力的產(chǎn)生原因可用熱力學(xué)觀點(diǎn)加以解釋；因成平衡力。此力的產(chǎn)生原因可用熱力學(xué)觀點(diǎn)加以解釋；因成膜分子使底液表面張力降低，因此，無膜處表面張力比有膜分子使底液表面張力降低，因此，無膜處表

58、面張力比有膜處大。其原理如下面圖所示。膜處大。其原理如下面圖所示。不溶性表面膜不溶性表面膜 4. 2表面壓表面壓如果用一浮片將水面上有膜和無膜區(qū)隔開，由于浮片兩如果用一浮片將水面上有膜和無膜區(qū)隔開，由于浮片兩邊表面張力不同，浮片受到一從有膜區(qū)指向無膜區(qū)的力邊表面張力不同，浮片受到一從有膜區(qū)指向無膜區(qū)的力。由于作用在單位長度浮片上的力具有二維壓力的量綱。由于作用在單位長度浮片上的力具有二維壓力的量綱，因此稱之為表面壓，用，因此稱之為表面壓，用 表示。顯然表面壓在數(shù)值表示。顯然表面壓在數(shù)值上等于純底液與有膜處底液的表面張力之差：上等于純底液與有膜處底液的表面張力之差： 表面壓來源于表面性質(zhì)，為分子

59、二維運(yùn)動的結(jié)果。表面壓來源于表面性質(zhì)，為分子二維運(yùn)動的結(jié)果。表面壓可用表面壓可用LangmuirLangmuir膜天平測定。圖為實(shí)驗(yàn)原理圖。在一膜天平測定。圖為實(shí)驗(yàn)原理圖。在一憎水性材料如聚四氟乙烯制成的水槽中，盛入純水使其憎水性材料如聚四氟乙烯制成的水槽中，盛入純水使其表面壓表面壓液面高過槽緣，在水面上輕置一液面高過槽緣，在水面上輕置一憎水性滑尺憎水性滑尺 B B（B B的作用在于在成的作用在于在成膜材料鋪展之前將底液表面的污膜材料鋪展之前將底液表面的污染物質(zhì)刮去以保持表面潔凈）及染物質(zhì)刮去以保持表面潔凈）及一憎水性浮片一憎水性浮片 C C；浮片上端連接；浮片上端連接于扭力天平，由扭力天平可

60、測出于扭力天平，由扭力天平可測出使浮片移動的作用力使浮片移動的作用力, ,若浮片長度若浮片長度L L為已知，則可求出表面壓為已知，則可求出表面壓 。移動滑尺，改變液膜表面積，測移動滑尺，改變液膜表面積，測出出A A關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。 表面壓表面壓單分子膜是二維的，通常厚度只有單分子膜是二維的，通常厚度只有 1 12nm2nm，因此，對，因此，對一看似不大的表面壓，若用三度空間壓力的單位來計(jì)量一看似不大的表面壓，若用三度空間壓力的單位來計(jì)量則為一可觀的數(shù)值。如設(shè)膜厚則為一可觀的數(shù)值。如設(shè)膜厚 2nm2nm，表面壓為，表面壓為 30mN30mNm m-1-1，則壓力為，則壓力為 可見，一般不溶膜