復配技術與應用-混合分散和乳化

1、復配技術與應用復配技術與應用第四章第四章 混合、分散與乳化混合、分散與乳化目目 錄錄 第一節(jié)第一節(jié) 三者間的聯(lián)系和差異三者間的聯(lián)系和差異 第二第二節(jié)節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械 第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識 第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散作用分散劑與分散作用 第五節(jié)第五節(jié) 乳液的基礎知識乳液的基礎知識 第六第六節(jié)節(jié) 分散分散和乳化機械和乳化機械 第七節(jié)第七節(jié) 三者在精細化工生產(chǎn)中的應用三者在精細化工生產(chǎn)中的應用 第八節(jié)第八節(jié) 小結小結混合、乳化和分散的定義混合、乳化和分散的定義第一節(jié)第一節(jié) 三者間的聯(lián)系和差異三者間的聯(lián)系和差異混合：混合：是指將兩種以上固體粉末

2、相互均勻是指將兩種以上固體粉末相互均勻分散的過程或操作。分散的過程或操作。分散：分散：特指將不溶的固體分散到液體中形特指將不溶的固體分散到液體中形成膠體的過程成膠體的過程。（捏合與勻化捏合與勻化）乳化：乳化：是一種液體以極微小液滴均勻地分是一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的作用。散在互不相溶的另一種液體中的作用。雖然在廣義上都屬于雖然在廣義上都屬于“混合混合”但各有偏重但各有偏重黑火藥黑火藥漿糊漿糊牛奶牛奶第一節(jié)第一節(jié) 三者間的聯(lián)系和差異三者間的聯(lián)系和差異三者間的聯(lián)系三者間的聯(lián)系兩種固體物質間缺乏親和力很難實現(xiàn)均勻混合兩種固體物質間缺乏親和力很難實現(xiàn)均勻混合物料物料A A

3、物料物料B B分散相分散相A A分散相分散相B B分散相可以使溶液或者膠體分散相可以使溶液或者膠體液體液體A,BA,B應為同一液體或者可混溶應為同一液體或者可混溶均勻混合物料均勻混合物料液體液體A A液體液體B B混合相混合相干燥粉碎干燥粉碎利用微粒吸附在界面形成利用微粒吸附在界面形成Picking 乳液乳液，可在物表面活性劑的情況下可在物表面活性劑的情況下實現(xiàn)乳液的穩(wěn)定實現(xiàn)乳液的穩(wěn)定三者辯證統(tǒng)一實現(xiàn)物質的混合，是復配技術的基本操作三者辯證統(tǒng)一實現(xiàn)物質的混合，是復配技術的基本操作相同點：相同點：三個體系中都存在明顯的界面三個體系中都存在明顯的界面第一節(jié)第一節(jié) 三者間的聯(lián)系和差異三者間的聯(lián)系和差

4、異三者間的異同三者間的異同差差 異：異：1.1. 固體混合是熱力學穩(wěn)定的，其為不可逆過程，而膠體體系和乳固體混合是熱力學穩(wěn)定的，其為不可逆過程，而膠體體系和乳液體系為動力學穩(wěn)定體系，其為可逆過程。液體系為動力學穩(wěn)定體系，其為可逆過程。2.2. 固體混合不需要克服額外的界面能，所以不需要表面活性劑，固體混合不需要克服額外的界面能，所以不需要表面活性劑，但膠體體系和乳液體系為維持穩(wěn)定都需要克服表面自由能。但膠體體系和乳液體系為維持穩(wěn)定都需要克服表面自由能。3.3. 三三種的界面形式不一樣，前者為固種的界面形式不一樣，前者為固- -固界面，后者分別為固固界面，后者分別為固- -液液和液和液- -液界

5、面液界面因為上述不同所以三種體系的形成需要不同的方式因為上述不同所以三種體系的形成需要不同的方式第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合混合原理及典型混合機械機械混合目標、難點和原則混合目標、難點和原則目標：目標：使配方中各成分含量均一，確保產(chǎn)品中組分的準使配方中各成分含量均一，確保產(chǎn)品中組分的準確性，保證最終產(chǎn)品的性能確性，保證最終產(chǎn)品的性能難點：難點：1.1.操作對象為超細粉體，具有粒度小，密度小，附著性、凝聚性、飛操作對象為超細粉體，具有粒度小，密度小，附著性、凝聚性、飛散性強等特點；散性強等特點；2.2.粒子的形狀、大小、表面粗糙度不均勻；粒子的形狀、大小、表面粗糙度不均勻；3.3.混合組分多

6、，有時多大十多種；混合組分多，有時多大十多種；4.4.微量混合時，最少成分的混合比率（稀釋倍數(shù)）較大等。微量混合時，最少成分的混合比率（稀釋倍數(shù)）較大等?；旌显瓌t：混合原則：1.1. 當組分比例懸殊時應采用當組分比例懸殊時應采用“等量遞增法等量遞增法”混合；混合；2.2. 但組分密度相差懸殊時混合應該先裝密度小的然后裝密度大的；但組分密度相差懸殊時混合應該先裝密度小的然后裝密度大的；3.3. 要注意考慮中各組分的性質要注意考慮中各組分的性質第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械混合方式混合方式攪拌混合攪拌混合研磨混合研磨混合過篩混合過篩混合混合方法和混合機理混合方法和混合機

7、理混合機理混合機理切變混合：切變混合：使固體物料在界面間切變而使固體物料在界面間切變而達到混合。如研磨混合。達到混合。如研磨混合。對流混合：對流混合：使固體物料在對流作用下達使固體物料在對流作用下達到混合。如到混合。如V V型混合筒、三維運動混合型混合筒、三維運動混合機混合。機混合。擴散混合：擴散混合：使粉末紊亂運動而達到混合。使粉末紊亂運動而達到混合。如攪拌型如攪拌型混合機（如槽形混合機）的混合機（如槽形混合機）的混混合合。在實際混合超作中往往以一種混合機理為主的復合混合在實際混合超作中往往以一種混合機理為主的復合混合第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械混合效果評價混合

8、效果評價其中其中Na=minNn,n=1,2,3,.i； Nb=maxNn,n=1,2,3,.i混合度不但可以衡量儀器的好壞也能評價物質是否容易混合混合度不但可以衡量儀器的好壞也能評價物質是否容易混合第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械影響混合的主要因素影響混合的主要因素第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械 混合時間混合時間: :不宜過長，滾筒不宜過長，滾筒20 min,V20 min,V型，雙螺旋錐型型，雙螺旋錐型5 min5 min第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械是靠容器本身的旋轉作用帶動物料上下是靠容器本身的旋轉作用帶

9、動物料上下運動而使物料混合的設備。運動而使物料混合的設備?；旌显O備及其分類混合設備及其分類混合設備混合設備容器旋轉型容器旋轉型設備設備容器固定型容器固定型混合機混合機是物料在容器內靠葉片、螺帶或氣流是物料在容器內靠葉片、螺帶或氣流的攪拌作用進行混合的設備。的攪拌作用進行混合的設備。 命名為混合機一般以攪拌混合為主，但過篩和粉碎有混合功能命名為混合機一般以攪拌混合為主，但過篩和粉碎有混合功能第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械容器旋轉型混合機容器旋轉型混合機水平圓筒混合機水平圓筒混合機筒體在軸向旋轉時帶動物料向上運動，并在筒體在軸向旋轉時帶動物料向上運動，并在重力作用下往下

10、滑落的反復運動中進行混合重力作用下往下滑落的反復運動中進行混合?？傮w混合主要以對流、剪切混合為主，而軸總體混合主要以對流、剪切混合為主，而軸向混合以擴散混合為主。向混合以擴散混合為主?；旌隙容^低，但結構簡單、混合度較低，但結構簡單、成本低、混合能力強。操成本低、混合能力強。操作中最適宜轉速為臨界轉作中最適宜轉速為臨界轉速的速的70%90%；最適宜；最適宜充填量或容積比（物料容充填量或容積比（物料容積積/混合機全容積）約為混合機全容積）約為30%。第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械容器旋轉型混合機容器旋轉型混合機VV型混合機型混合機由兩個圓筒成由兩個圓筒成V型交叉結合而成

11、。交叉角型交叉結合而成。交叉角=8081，直徑與長度之比為，直徑與長度之比為0.80.9。物料在圓筒內旋轉時，被分成兩部分，再使物料在圓筒內旋轉時，被分成兩部分，再使這兩部分物料重新匯合在一起，這樣反復循這兩部分物料重新匯合在一起，這樣反復循環(huán)，在較短時間內即能混合均勻。環(huán)，在較短時間內即能混合均勻。以對流混合為主。以對流混合為主。V型混合機混合速度快，在旋轉混型混合機混合速度快，在旋轉混合機中效果最好，要求混合物料密合機中效果最好，要求混合物料密度相近。操作中最適宜轉速可取臨度相近。操作中最適宜轉速可取臨界轉速的界轉速的30%40%；最適宜充填；最適宜充填量為量為30%。第二節(jié)第二節(jié) 混合原

12、理及典型混合機械混合原理及典型混合機械容器旋轉型混合機容器旋轉型混合機-雙錐型混合機雙錐型混合機在短圓筒兩端各與一個錐型圓筒結合而成，在短圓筒兩端各與一個錐型圓筒結合而成，旋轉軸與容器中心線垂直。混合機內的物料旋轉軸與容器中心線垂直?；旌蠙C內的物料的運動狀態(tài)與混合效果類似于的運動狀態(tài)與混合效果類似于V V型混合機。型混合機。將粉末或粒狀物料通過真空輸送或人工加料將粉末或粒狀物料通過真空輸送或人工加料到雙錐容器中，隨著容量的不斷旋轉，物料到雙錐容器中，隨著容量的不斷旋轉，物料在容器中進行復雜的撞擊運動，達到均勻的在容器中進行復雜的撞擊運動，達到均勻的混合混合雙錐型混合機工作效率較高，節(jié)約雙錐型混

13、合機工作效率較高，節(jié)約能源、操作方便、勞動強度低。適能源、操作方便、勞動強度低。適用于醫(yī)藥、化工、食品、建材等行用于醫(yī)藥、化工、食品、建材等行業(yè)的粉狀、粒狀物料的混合。業(yè)的粉狀、粒狀物料的混合。第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械主動軸主動軸 從動軸從動軸 萬向節(jié)萬向節(jié)錐形圓筒錐形圓筒容器旋轉型混合機容器旋轉型混合機三維運動混合機三維運動混合機混合筒多方向運動，物料無離心力作用，無混合筒多方向運動，物料無離心力作用，無比重偏析及分層、積聚現(xiàn)象，比重偏析及分層、積聚現(xiàn)象，各組分可有懸各組分可有懸殊的重量比，混合率達殊的重量比，混合率達99.9%以上，是目前以上，是目前各種混

14、合機中的一種較理想產(chǎn)體裝料率大，各種混合機中的一種較理想產(chǎn)體裝料率大，最高可達最高可達90%（普通混合機僅為（普通混合機僅為40%），效），效率高，混合時間短品率高，混合時間短品各種混合機中的一種較理想產(chǎn)各種混合機中的一種較理想產(chǎn)品，但是工作能力不足，適合品，但是工作能力不足，適合混合精細化學品混合精細化學品以擴散混合為主。以擴散混合為主。第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械容器固定型混合機容器固定型混合機-攪拌槽型混合機攪拌槽型混合機 固定軸混合槽攪拌槳由斷面為由斷面為U U型的固定混合槽和內裝螺旋狀二型的固定混合槽和內裝螺旋狀二重帶式攪拌槳組成，攪拌槳可使物料不停地重

15、帶式攪拌槳組成，攪拌槳可使物料不停地以上下、左右、內外的各個方向運動的過程以上下、左右、內外的各個方向運動的過程中達到均勻混合中達到均勻混合混合時以剪切混合為主，混合時混合時以剪切混合為主，混合時間較長，但混合度與間較長，但混合度與V V型混合機型混合機類似。這種混合機亦可適用于造類似。這種混合機亦可適用于造粒前的捏合（制軟材）操作粒前的捏合（制軟材）操作第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械容器固定型混合機容器固定型混合機-錐形垂直螺旋混合機錐形垂直螺旋混合機 由錐形容器和內裝的一個至二個螺旋推進器由錐形容器和內裝的一個至二個螺旋推進器組成。在混合過程中物料在推進器的作用

16、下組成。在混合過程中物料在推進器的作用下自底部上升，又在公轉的作用下在全容器內自底部上升，又在公轉的作用下在全容器內產(chǎn)生旋渦和上下的循環(huán)運動產(chǎn)生旋渦和上下的循環(huán)運動混合速度快，混合度高，混合量比混合速度快，混合度高，混合量比較大也能達到均勻混合，混合所需較大也能達到均勻混合，混合所需動力消耗較其它混合機少動力消耗較其它混合機少第二節(jié)第二節(jié) 混合原理及典型混合機械混合原理及典型混合機械容器固定型混合機容器固定型混合機-雙螺旋錐型混合機雙螺旋錐型混合機減速器 轉臂 錐形筒體 加料口 螺旋桿部件 出料口 該機自轉均有一套電機及擺線針輪減速該機自轉均有一套電機及擺線針輪減速機來完成，采用兩螺桿非對稱攪

17、拌，使機來完成，采用兩螺桿非對稱攪拌，使物料攪拌范圍大，混合速度快，對比重物料攪拌范圍大，混合速度快，對比重懸殊，混配比較大的物料混合更為適合。懸殊，混配比較大的物料混合更為適合。本機是一種新型、高效、本機是一種新型、高效、高精度的混合設備，廣泛高精度的混合設備，廣泛適用于制藥、化工、飼料適用于制藥、化工、飼料等行業(yè)的各種粉狀物料的等行業(yè)的各種粉狀物料的混合混合第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識分散系統(tǒng)：分散系統(tǒng)：把一種或幾種物質分散在另一種物質中所構成的系統(tǒng)把一種或幾種物質分散在另一種物質中所構成的系統(tǒng) 稱為分散系統(tǒng)；分散系統(tǒng)的含義比膠體系統(tǒng)更為廣泛稱為分散系統(tǒng)；分散系統(tǒng)的含義比

18、膠體系統(tǒng)更為廣泛分散相：分散相：被分散的物質被分散的物質分散介質：分散介質：也叫連續(xù)相，分散體系中呈連續(xù)分布的物質也叫連續(xù)相，分散體系中呈連續(xù)分布的物質分散相的定義及其分類分散相的定義及其分類分散體系分散體系分散相粒徑分散相粒徑特特 性性分子分散系分子分散系統(tǒng)（真溶液）統(tǒng)（真溶液）d1nm分散相粒子能透過半透膜分散相粒子能透過半透膜,擴散快。擴散快。 均相熱力均相熱力學的穩(wěn)定系統(tǒng)。無論普通顯微鏡和超顯微鏡學的穩(wěn)定系統(tǒng)。無論普通顯微鏡和超顯微鏡都看不到粒子。弱丁達爾現(xiàn)象都看不到粒子。弱丁達爾現(xiàn)象 膠體分散體膠體分散體系（溶膠）系（溶膠）1nmd1000nm分散相粒子不能透過半透膜，分散相粒子不能

19、透過半透膜， 擴散慢；擴散慢； 多相、多相、熱力學的不穩(wěn)定系統(tǒng)。用超顯微鏡才能觀察熱力學的不穩(wěn)定系統(tǒng)。用超顯微鏡才能觀察到粒子。強丁達爾現(xiàn)象到粒子。強丁達爾現(xiàn)象 粗分散體系粗分散體系d1000nm分散相粒子不能通過濾紙或半透膜，不擴分散相粒子不能通過濾紙或半透膜，不擴散；多相、熱力學的不穩(wěn)定系統(tǒng)。用普通顯散；多相、熱力學的不穩(wěn)定系統(tǒng)。用普通顯微鏡能觀察到粒子。微鏡能觀察到粒子。第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識 多相性：多相性：在膠體體系中，分散相由眾多離子和分子組成，在膠體體系中，分散相由眾多離子和分子組成，粒子內部與外部分散介質間在物理和化學性質有很大的不粒子內部與外部分散介質

20、間在物理和化學性質有很大的不同，其性質是不均勻的，因而是多相體系同，其性質是不均勻的，因而是多相體系 高分散性：高分散性：與普通的多相系統(tǒng)不一樣與普通的多相系統(tǒng)不一樣 不穩(wěn)定性：不穩(wěn)定性：具有很高的界面能，是熱力學不穩(wěn)定體系具有很高的界面能，是熱力學不穩(wěn)定體系溶膠的特性溶膠的特性 膠體不同于一般固液混合物，其不溶解于液體但膠體不同于一般固液混合物，其不溶解于液體但能夠在液體中均勻分散并保持一定的時間能夠在液體中均勻分散并保持一定的時間第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識丁達爾現(xiàn)象與膠體丁達爾現(xiàn)象與膠體當一束光線透過膠體，從入射光的垂直方向可以觀察到膠體里出現(xiàn)的當一束光線透過膠體，從入

21、射光的垂直方向可以觀察到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的一條光亮的“通路通路”，這種現(xiàn)象叫，這種現(xiàn)象叫丁達爾現(xiàn)象丁達爾現(xiàn)象(Tyndall effect)丁達爾效應是區(qū)分膠體和溶液的一種常用物理方法丁達爾效應是區(qū)分膠體和溶液的一種常用物理方法第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識布朗運動與膠體布朗運動與膠體布朗運動：布朗運動：被分子撞擊的懸浮微粒地做無規(guī)則運動的現(xiàn)象被分子撞擊的懸浮微粒地做無規(guī)則運動的現(xiàn)象布朗運動雖然無規(guī)律但是其運動速率與分散相的粒徑有布朗運動雖然無規(guī)律但是其運動速率與分散相的粒徑有關系，動態(tài)光散射就是利用此原則設計的關系，動態(tài)光散射就是利用此原則設計的第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎

22、知識膠體化學基礎知識重力作用下的沉降重力作用下的沉降膠體粒子在分散體系中受到重力、浮力及膠體粒子在分散體系中受到重力、浮力及液體的摩擦力共同作用，如果重力占優(yōu)勢則粒液體的摩擦力共同作用，如果重力占優(yōu)勢則粒子可以慢慢沉降下來。這些這些微粒的粒徑大子可以慢慢沉降下來。這些這些微粒的粒徑大約約1-1001-100m,m,當粒徑在當粒徑在1 1 m m以下就必須考慮擴以下就必須考慮擴散的的影響，其僅用于分離粗分散體系散的的影響，其僅用于分離粗分散體系超超離心力場下的沉降離心力場下的沉降在超離心力作用下離子受到的離心力是重在超離心力作用下離子受到的離心力是重力的力的100100萬倍，其可以將更小粒徑的膠

23、體顆粒萬倍，其可以將更小粒徑的膠體顆粒從分散液中分離從分散液中分離出來，其分離在時間短，能夠出來，其分離在時間短，能夠由于蛋白等膠體的分子量分析。由于蛋白等膠體的分子量分析。膠體的沉降膠體的沉降布朗運動讓膠體趨于均勻，而沉降讓膠體分離布朗運動讓膠體趨于均勻，而沉降讓膠體分離第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識膠體的擴散膠體的擴散和真溶液一樣，膠體溶液中的質點也具有從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴和真溶液一樣，膠體溶液中的質點也具有從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴散作用，最后達到均勻。擴散可用散作用，最后達到均勻。擴散可用FickFick第一和第二定律來描述第一和第二定律來描述第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基

24、礎知識膠體化學基礎知識 電動現(xiàn)象：電動現(xiàn)象：在外電場作用下使固在外電場作用下使固- -液兩相發(fā)生相對運動以液兩相發(fā)生相對運動以及外力使固液兩相發(fā)生相對運動而產(chǎn)生電場的現(xiàn)象的統(tǒng)稱。及外力使固液兩相發(fā)生相對運動而產(chǎn)生電場的現(xiàn)象的統(tǒng)稱。 電泳：電泳：在電場中膠體粒子相對于靜止介質作定向的移動的電動現(xiàn)在電場中膠體粒子相對于靜止介質作定向的移動的電動現(xiàn)象。象。 電滲：電滲：在電場中分散介質相對與靜止帶電固體表面作定向移動的在電場中分散介質相對與靜止帶電固體表面作定向移動的電動現(xiàn)象。電動現(xiàn)象。 流動電勢：流動電勢：在外力作用下，液體流過毛細管或者多孔塞時兩端產(chǎn)在外力作用下，液體流過毛細管或者多孔塞時兩端產(chǎn)

25、生的電勢差生的電勢差 沉降電勢：沉降電勢：在外力作用下，帶電膠粒相對于液體的運動，兩端產(chǎn)在外力作用下，帶電膠粒相對于液體的運動，兩端產(chǎn)生的電勢差生的電勢差膠體的電性質膠體的電性質第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識在膠體中，膠粒表面常因表面基團的解離或自在膠體中，膠粒表面常因表面基團的解離或自溶液中選擇性地吸附某種離子而帶電。由于電溶液中選擇性地吸附某種離子而帶電。由于電中性的要求，帶電表面附近的液體中必有與固中性的要求，帶電表面附近的液體中必有與固體表面電荷數(shù)量相等但符號相反的多余的反離體表面電荷數(shù)量相等但符號相反的多余的反離子。子。帶電表面和反離子構成雙電層帶電表面和反離子構成雙

26、電層。一部分反離子由于電性吸引或非電性的特性吸一部分反離子由于電性吸引或非電性的特性吸引作用（例如范德瓦耳斯力）而和表面緊密結引作用（例如范德瓦耳斯力）而和表面緊密結合，構成合，構成緊密層（或稱斯特恩層）緊密層（或稱斯特恩層）。其余的離。其余的離子則擴散地分布在溶液中，構成雙電層的子則擴散地分布在溶液中，構成雙電層的擴散擴散層（或稱古伊層）。層（或稱古伊層）。由于帶電表面的吸引作用，在由于帶電表面的吸引作用，在擴散層中反離子擴散層中反離子的濃度遠大于同號離子的濃度遠大于同號離子。離表面越遠，過剩的。離表面越遠，過剩的反離子越少，直至在溶液內部反離子的濃度與反離子越少，直至在溶液內部反離子的濃度

27、與同號離子相等。同號離子相等。膠體雙電層理論膠體雙電層理論第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識熱力學電勢熱力學電勢?：膠粒表面的電勢膠粒表面的電勢（及整個雙墊層的電勢）（及整個雙墊層的電勢）擴散層電勢擴散層電勢?：緊密層與擴散層緊密層與擴散層之間的電位之間的電位電動電勢電動電勢：固相與液相間可以發(fā)固相與液相間可以發(fā)生相對位移處（及固液相連帶著生相對位移處（及固液相連帶著束縛的溶劑層和溶劑之間）的電束縛的溶劑層和溶劑之間）的電勢，與電動現(xiàn)象密切相關勢，與電動現(xiàn)象密切相關膠粒與介質間的三種電勢膠粒與介質間的三種電勢eta電位不包括緊密層中電位，只包括擴散層電位電位不包括緊密層中電位，只包

28、括擴散層電位?的一部分，可利用的一部分，可利用電泳，電滲等方法測得電泳，電滲等方法測得第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識親水膠體親水膠體 也稱分子膠體，及高分子也稱分子膠體，及高分子的化合物的溶液的化合物的溶液 其熱力學穩(wěn)定，沒有清晰其熱力學穩(wěn)定，沒有清晰的界面的界面 雖然是熵增過程到總體自雖然是熵增過程到總體自由端低由端低 在熱力學學中其也被稱為在熱力學學中其也被稱為無熱溶液無熱溶液憎水膠體憎水膠體 溶膠合作粗分散體系溶膠合作粗分散體系 動力學穩(wěn)定，有明顯的界動力學穩(wěn)定，有明顯的界面面 容易被破壞而發(fā)生相分離容易被破壞而發(fā)生相分離親水膠體與憎水膠體親水膠體與憎水膠體第三節(jié)第三節(jié)

29、膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識膠體為多分散體系具有巨大的表面自由能，其不是熱力學穩(wěn)定的，有膠體為多分散體系具有巨大的表面自由能，其不是熱力學穩(wěn)定的，有自動聚結的趨勢自動聚結的趨勢“聚結不穩(wěn)定性聚結不穩(wěn)定性”由于布朗運動，阻止了重力作用下的沉降，所以其在動力學上時穩(wěn)定由于布朗運動，阻止了重力作用下的沉降，所以其在動力學上時穩(wěn)定的，及的，及“動力學穩(wěn)定動力學穩(wěn)定”擴散雙電層認為膠體的穩(wěn)定是由于膠粒帶電（具有一定的擴散雙電層認為膠體的穩(wěn)定是由于膠粒帶電（具有一定的 電位電位），），使離子間產(chǎn)生排斥而穩(wěn)定使離子間產(chǎn)生排斥而穩(wěn)定而且膠體表面水化，具有彈性水化膜，也起到排斥作用而且膠體表面水化，具有彈性

30、水化膜，也起到排斥作用DLVODLVO理論認為：溶膠在一定條件下穩(wěn)定還是沉降，取決了靜電排斥力理論認為：溶膠在一定條件下穩(wěn)定還是沉降，取決了靜電排斥力和粒子間吸引力的相互作用，排斥力大則穩(wěn)定，反之團聚和粒子間吸引力的相互作用，排斥力大則穩(wěn)定，反之團聚膠體的穩(wěn)定性膠體的穩(wěn)定性在一定條件下常用體系的在一定條件下常用體系的 電位來描述膠體的穩(wěn)定性電位來描述膠體的穩(wěn)定性第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識膠粒間的吸引主要依靠分子間作用膠粒間的吸引主要依靠分子間作用力（范德華力），但是與普通分子力（范德華力），但是與普通分子間作用力不同，膠粒間相互作用力間作用力不同，膠粒間相互作用力與膠粒距離

31、的立方成反比衰變慢與膠粒距離的立方成反比衰變慢當兩帶電膠粒，靠近時在其離子氛當兩帶電膠粒，靠近時在其離子氛未接觸是相互作用力小，在離子氛未接觸是相互作用力小，在離子氛重疊后，重疊區(qū)離子濃度大，破壞重疊后，重疊區(qū)離子濃度大，破壞了平衡，引起離子氛重新分布，增了平衡，引起離子氛重新分布，增加了排斥力加了排斥力膠粒的吸引和排斥膠粒的吸引和排斥膠粒要團聚必須跨域位能峰所以膠粒有一定的穩(wěn)定性膠粒要團聚必須跨域位能峰所以膠粒有一定的穩(wěn)定性第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識親水膠體的穩(wěn)定性主要由水化作親水膠體的穩(wěn)定性主要由水化作用形成的水化層的影響。用形成的水化層的影響。在水化層破壞以前，對電解

32、質的在水化層破壞以前，對電解質的有一定的容忍性有一定的容忍性一旦水化層被破壞后形成的疏水一旦水化層被破壞后形成的疏水顆粒，在電解質的中和作用下可顆粒，在電解質的中和作用下可脫去水化層進而脫去水化層進而產(chǎn)生產(chǎn)生凝結生成沉凝結生成沉淀。淀。在親水膠體中加入大量電解質，在親水膠體中加入大量電解質，也可發(fā)生也可發(fā)生凝結凝結生成沉淀，此過程生成沉淀，此過程稱為鹽析稱為鹽析親水膠體的穩(wěn)定性親水膠體的穩(wěn)定性加熱脫加熱脫出水化出水化層層電解質電解質凝結沉凝結沉淀淀第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識DLVODLVO理論：理論：溶膠在一定條件下能否穩(wěn)定存在取決于膠粒之間相互作用溶膠在一定條件下能否穩(wěn)定

33、存在取決于膠粒之間相互作用的位能；總位能等于范德華吸引位能和的位能；總位能等于范德華吸引位能和由雙電層由雙電層引起的靜電排斥位能引起的靜電排斥位能之和之和；這；這兩種相反的作用力決定了膠體的穩(wěn)定性。兩種相反的作用力決定了膠體的穩(wěn)定性。疏疏水膠體的穩(wěn)定性水膠體的穩(wěn)定性只有到靜電排斥力大于范德華作用力時，膠體才穩(wěn)定，一旦靜電排只有到靜電排斥力大于范德華作用力時，膠體才穩(wěn)定，一旦靜電排斥力下降膠體就會凝膠沉淀。斥力下降膠體就會凝膠沉淀。在膠體中加入無機電解質，電解質中于擴散層離子電性相同的離子，會在膠體中加入無機電解質，電解質中于擴散層離子電性相同的離子，會將反離子壓入吸附層，降低將反離子壓入吸附層

34、，降低ZetaZeta電位，使得總位能下降，溶膠易聚沉；電位，使得總位能下降，溶膠易聚沉；但到離子加到將反離子全部壓入吸附層時但到離子加到將反離子全部壓入吸附層時ZetaZeta電位為零，膠體最不穩(wěn)定，電位為零，膠體最不穩(wěn)定，繼續(xù)加入是電解質電解質離子也被吸附到吸附層，膠粒又重新帶上電荷，繼續(xù)加入是電解質電解質離子也被吸附到吸附層，膠粒又重新帶上電荷，再次分散。再次分散。第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識Sehulze-hardy 規(guī)則：起聚沉作用的主要是反離子，其價太越高，效規(guī)則：起聚沉作用的主要是反離子，其價太越高，效率越高（只適合惰性電解質）率越高（只適合惰性電解質）同性離子

35、影響，高價態(tài)或者有機離子可降低聚沉效果同性離子影響，高價態(tài)或者有機離子可降低聚沉效果不規(guī)則聚沉：低濃度沉淀，繼續(xù)溶解，在提高又聚沉不規(guī)則聚沉：低濃度沉淀，繼續(xù)溶解，在提高又聚沉溶膠相互作用，電性相反的兩膠體混合后易聚沉溶膠相互作用，電性相反的兩膠體混合后易聚沉Burton-Bishop規(guī)則：一價反離子溶膠稀釋時聚沉值增加，二價離子規(guī)則：一價反離子溶膠稀釋時聚沉值增加，二價離子不變，對于三價反離子減小不變，對于三價反離子減小聚合物對溶膠的影響：聚合物對溶膠的影響： 穩(wěn)定作用穩(wěn)定作用 使雙電層靜電力升高使雙電層靜電力升高 降低范德華力降低范德華力 絮凝作用絮凝作用 橋連作用橋連作用 疏水膠體聚沉因

36、素疏水膠體聚沉因素第三節(jié)第三節(jié) 膠體化學基礎知識膠體化學基礎知識 塑性流體：塑性流體有一個塑性流體：塑性流體有一個屈服強度，只有超過此值才屈服強度，只有超過此值才可以流動。以后像牛頓流體。可以流動。以后像牛頓流體。 假塑性流體：沒有初始應力假塑性流體：沒有初始應力屈服的粘性流體，越攪越稀屈服的粘性流體，越攪越稀 膨脹性流體：性質與假塑性膨脹性流體：性質與假塑性相反相反膠體的流變性膠體的流變性第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散分散劑與分散作用作用分散：固體粉末均勻地分散在某一種液體中的現(xiàn)象分散：固體粉末均勻地分散在某一種液體中的現(xiàn)象分散作用：將固體粉末直接加入液體會團聚下沉，但加入某些物質后分散作用：將

37、固體粉末直接加入液體會團聚下沉，但加入某些物質后能夠使形成較穩(wěn)定的膠體，這種物質的作用就是分散作用能夠使形成較穩(wěn)定的膠體，這種物質的作用就是分散作用分散與分散作用分散與分散作用第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散作用分散劑與分散作用 粉體的潤濕粉體的潤濕 粉體團簇的破碎粉體團簇的破碎 分散穩(wěn)定分散穩(wěn)定分散的三個階段分散的三個階段利用液體介質取代粉末利用液體介質取代粉末表面的氣體介質表面的氣體介質形成雙電層穩(wěn)定形成雙電層穩(wěn)定利用液體的劈裂作用利用液體的劈裂作用將固體粉碎將固體粉碎第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散作用分散劑與分散作用當分散介質為水，分散相為憎水型當分散介質為水，分散相為憎水型 離子型分散劑：增加膠

38、粒的表面電荷離子型分散劑：增加膠粒的表面電荷 非非離子型分散劑：強化水化層的強度離子型分散劑：強化水化層的強度分散劑的作用分散劑的作用當分散介質為憎水，分散相為親水型當分散介質為憎水，分散相為親水型 離子型分散劑：增加膠粒的表面電荷離子型分散劑：增加膠粒的表面電荷 非離子型分散劑：溶劑化層的強度非離子型分散劑：溶劑化層的強度分散劑的作用就是為了降低膠粒與分散介質間的界面自由能分散劑的作用就是為了降低膠粒與分散介質間的界面自由能第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散作用分散劑與分散作用常用分散劑常用分散劑木質素磺酸鈉木質素磺酸鈉Span系列系列無機磷酸鹽類無機磷酸鹽類脂肪酸鹽系列脂肪酸鹽系列天然聚合物改性系

39、列天然聚合物改性系列在水中，大多憎水膠粒能夠吸附陰離子在水中，大多憎水膠粒能夠吸附陰離子或者電子耳帶負電荷，所以一般用陰離或者電子耳帶負電荷，所以一般用陰離子表面活性劑為分散劑子表面活性劑為分散劑對于親水且不溶的膠粒利用非離子表面對于親水且不溶的膠粒利用非離子表面活性劑?；钚詣?。而對于油性介質中分散油性顆?？刹皇苟鴮τ谟托越橘|中分散油性顆?？刹皇褂帽砻婊钚詣┐罂梢允褂酶叻稚⒎稚┯帽砻婊钚詣┐罂梢允褂酶叻稚⒎稚┨岣哒扯忍岣哒扯榷鴮τ谟托越橘|中而對于油性介質中分散親水分散親水 顆粒使用顆粒使用非離子表面活性劑非離子表面活性劑第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散作用分散劑與分散作用分散劑的選擇原則分散劑的

40、選擇原則第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散作用分散劑與分散作用凝膠：凝膠：溶膠或溶液中的膠體粒子或高分子在一定條件下互相連接，形溶膠或溶液中的膠體粒子或高分子在一定條件下互相連接，形成空間網(wǎng)狀結構，結構空隙中充滿了作為分散介質的液體（在干凝膠成空間網(wǎng)狀結構，結構空隙中充滿了作為分散介質的液體（在干凝膠中也可以是氣體，干凝膠也成為氣中也可以是氣體，干凝膠也成為氣凝膠）。凝膠）。特性：特性：無流動性無流動性失去分散介質后體積明顯縮小失去分散介質后體積明顯縮小從新吸附介質后可恢復性能從新吸附介質后可恢復性能分為彈性和脆性兩種分為彈性和脆性兩種凝膠的定義及特點凝膠的定義及特點凝膠與分散液相反，分散介質少分散相

41、量大凝膠與分散液相反，分散介質少分散相量大第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散作用分散劑與分散作用凝膠的形成凝膠的形成凝膠合成與分散介質和分散相都有關凝膠合成與分散介質和分散相都有關第四節(jié)第四節(jié) 分散劑與分散作用分散劑與分散作用凝膠的用途凝膠的用途隱形眼睛隱形眼睛選擇性釋放選擇性釋放美容用美容用降溫降溫第五節(jié)第五節(jié) 乳液的基礎乳液的基礎知識知識乳液：乳液：至少有一種液滴分散在另一種連續(xù)的液體中，切液滴粒至少有一種液滴分散在另一種連續(xù)的液體中，切液滴粒徑大于徑大于0.1微米。該體系有一定的穩(wěn)定度，這個穩(wěn)定度因表面活微米。該體系有一定的穩(wěn)定度，這個穩(wěn)定度因表面活性劑和固體粉末的加入而大打增加性劑和固體粉末的

42、加入而大打增加特點：特點： 乳液也為多項性乳液也為多項性 至少有兩個液相至少有兩個液相 兩兩個液相不相溶個液相不相溶 一一個分散在另一個中個分散在另一個中 液滴的大小有規(guī)定液滴的大小有規(guī)定 熱力學不穩(wěn)定熱力學不穩(wěn)定 高高分散分散性性乳液乳液第五節(jié)第五節(jié) 乳液的基礎知識乳液的基礎知識液粒直徑液粒直徑/m/mm外觀外觀液粒直徑液粒直徑/m/mm外觀外觀大滴大滴可分辨兩相可分辨兩相0.05-0.1灰色半透明灰色半透明0.05透明透明0.1-1藍白色藍白色乳液粒徑與顏色乳液粒徑與顏色微乳微乳液也一般乳液有本質區(qū)別液也一般乳液有本質區(qū)別第五節(jié)第五節(jié) 乳液的基礎知識乳液的基礎知識乳液的分類乳液的分類油包水

43、：油包水：W/O（/為為in簡寫）簡寫）水為分散相，油為連續(xù)相水為分散相，油為連續(xù)相水水包油：包油：W/O油水為分散相，水為連續(xù)相油水為分散相，水為連續(xù)相簡單乳液簡單乳液多重乳液多重乳液W/O/W油為油為包膠包膠相相O/W/O水為包膠相水為包膠相第五節(jié)第五節(jié) 乳液的基礎知識乳液的基礎知識界面張力假說：界面張力假說：表面活性劑的加入能夠降低界面張力（但無法解釋表面活性劑的加入能夠降低界面張力（但無法解釋Picking乳液的形成）乳液的形成）吸附膜假說吸附膜假說表面活性劑在界面吸附形成界面膜，而該界面膜有一定的機械強度。表面活性劑在界面吸附形成界面膜，而該界面膜有一定的機械強度。單分子膜：乳化劑形

44、成單分子膜：乳化劑形成多多分子膜：親水膠（明膠）分子膜：親水膠（明膠）固體微粒膜：固體微粒膜： Picking乳液乳液復合絮凝膜：為乳化劑與多分子膜劑微利聯(lián)合復合絮凝膜：為乳化劑與多分子膜劑微利聯(lián)合分子定向分子定向排列假設排列假設表面活性劑在界面的定向排列，形成雙電層表面活性劑在界面的定向排列，形成雙電層乳液的形成理論乳液的形成理論乳液的形成增加了表面積，所以要對體系做表面功以穩(wěn)定乳液，增加體系乳液的形成增加了表面積，所以要對體系做表面功以穩(wěn)定乳液，增加體系的能力，并以界面的形式而留下來的能力，并以界面的形式而留下來三種假設多乳液的形成的解釋都具有重要意義但較片面三種假設多乳液的形成的解釋都具

45、有重要意義但較片面第五節(jié)第五節(jié) 乳液的基礎知識乳液的基礎知識相體積相體積楔形楔形理論理論溶解度規(guī)則溶解度規(guī)則乳化器材質乳化器材質凝結速度理論凝結速度理論制備方法制備方法粘度粘度決定決定乳液類型的因素乳液類型的因素相體積越大，小液滴越多，乳液越不穩(wěn)定，雖然大相體積相體積越大，小液滴越多，乳液越不穩(wěn)定，雖然大相體積的水包油乳液可以形成但反之不行的水包油乳液可以形成但反之不行表面活性劑分子的幾何形狀，親水基團與親油基的體積比表面活性劑分子的幾何形狀，親水基團與親油基的體積比乳化劑在那個相的溶解度大那個就是外相乳化劑在那個相的溶解度大那個就是外相乳化劑親水性強降低油滴聚結時間，所乳化劑親水性強降低油滴

46、聚結時間，所以形成以形成O/W材料親水溶液材料親水溶液O/W,反之則反之則W/O增加水相粘度易形成增加水相粘度易形成O/W制備制備W/O應將水加入油中，。切邊加邊應將水加入油中，。切邊加邊攪拌攪拌第五節(jié)第五節(jié) 乳液的基礎知識乳液的基礎知識 親水性低分子量乳化劑（一般為親水性低分子量乳化劑（一般為O/W） 陰離子型乳化劑（肥皂，烷基磺酸鹽，琥珀酸磺酸鹽）陰離子型乳化劑（肥皂，烷基磺酸鹽，琥珀酸磺酸鹽） 陽離子型乳化劑（十二烷基三甲基氯化銨，十二烷基吡啶鹽酸鹽）陽離子型乳化劑（十二烷基三甲基氯化銨，十二烷基吡啶鹽酸鹽） 非非離子型乳化劑（聚乙烯脂肪酸酯，脂肪醇聚氧乙烯醚）離子型乳化劑（聚乙烯脂肪酸

47、酯，脂肪醇聚氧乙烯醚） 親油親油性低分子量乳化劑性低分子量乳化劑（一般（一般為為W/O） 一般為不溶性一般為不溶性皂、油脂等（如：硬脂酸鎂）皂、油脂等（如：硬脂酸鎂） 無明顯特性的低分子量乳化劑無明顯特性的低分子量乳化劑 脂肪醇聚氧脂肪醇聚氧乙烯醚、卵磷脂乙烯醚、卵磷脂 高分子乳化劑高分子乳化劑 白蛋白、白白蛋白、白明膠、阿拉伯樹膠、黃芪膠明膠、阿拉伯樹膠、黃芪膠常用乳化劑常用乳化劑第五節(jié)第五節(jié) 乳液的基礎知識乳液的基礎知識HLB值法值法 根據(jù)乳狀液要求確定乳狀液的類型和油相成分根據(jù)乳狀液要求確定乳狀液的類型和油相成分 計算油相成分所需的計算油相成分所需的HLB值值 選擇與油相選擇與油相HLB接近的乳化劑接近的乳化劑 確定乳化劑的用量及配方確定乳化劑的用量及配方PIT（相轉變溫度（相轉變溫度）法）法 有有3%-5%的乳化劑乳化等體積的水和油，攪拌加熱到不同溫度，不斷測的乳化劑乳化等體積的水和油，攪拌加熱到不同溫度，不斷測定乳