乳狀液與泡沫

關(guān)于乳狀液與泡沫第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.1乳狀液一、乳狀液（emulsion）定義：是一種多相分散系統(tǒng)，它是一種液體以極小的液滴形式分散在另一種與其不相混溶的液體中所構(gòu)成的。通常將形成乳狀液時(shí)被分散的相稱為內(nèi)相，而作為分散介質(zhì)的相稱為外相。內(nèi)相是不連續(xù)的，外相是連續(xù)的。

乳狀液中分散相粒子的大小約在0.1~10um，屬于粗分散系統(tǒng)。但由于它具有多相和易聚結(jié)的不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，故也作為膠體化學(xué)研究的對象。如牛奶,含水石油,煉油廠的廢水,乳化農(nóng)藥等。乳化劑：能夠提高乳液穩(wěn)定性的物質(zhì)第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日二、乳狀液的類型

（1）油/水型（O/W）

即水包油型,微小油滴分散在水中。

（2）水/油型（W/O）

即油包水型,微小水滴分散在油中。

還有復(fù)乳型，如微小水滴分散在油中，再分散在水中W/O/W，有其特殊用途，但并不見。7.1乳狀液第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日三、鑒別乳狀液的類型的方法（1）稀釋法乳狀液能為其外相液體所稀釋。取少量乳狀液滴入水中或油中,若乳狀液能在水中稀釋即為O/W型;在油中稀釋則為W/O型。

（2）染色法在乳狀液中加入少許油溶性或水溶性的染料,在顯微鏡下觀察是內(nèi)相還是外相被染色。

（3）電導(dǎo)法未加離子型乳化劑時(shí),O/W型導(dǎo)電性比W/O強(qiáng)。7.1乳狀液第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.2乳狀液的物理性質(zhì)一、乳狀液的外觀與液珠大小的關(guān)系

用不同的制備方法可以得到不同大小的內(nèi)相液珠，由于它們對光的吸收、散射、反射等性質(zhì)不同，所以具有不同的外觀。表7-1乳狀液的外觀與液珠大小的關(guān)系液珠大小外觀大滴﹥1um1~0.1um0.1~0.05um﹤0.05um可分辨出有兩相存在乳白色乳狀液藍(lán)白色乳狀液灰色半透明透明第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日二、光學(xué)性質(zhì)乳狀液分散相與分散介質(zhì)的折光率不同，發(fā)生發(fā)射、折射與散射現(xiàn)象。外觀差別液珠直徑大于光的波長，反射；乳白色液珠遠(yuǎn)小于光的波長，光線透過，透明略小于光的波長，散射，丁達(dá)爾現(xiàn)象。液珠透明，可能產(chǎn)生折射現(xiàn)象。7.2乳狀液的物理性質(zhì)第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.2乳狀液的物理性質(zhì)三、動(dòng)力性質(zhì)和粘度第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日

乳液粘度隨內(nèi)相含量變化，近似由Einstein公式描述：7.2乳狀液的物理性質(zhì)內(nèi)相濃度達(dá)到50％左右：第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日乳化劑對乳狀液粘度影響7.2乳狀液的物理性質(zhì)第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.2乳狀液的物理性質(zhì)四、電性質(zhì)第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日提高乳狀液穩(wěn)定性的措施主要有：7.3乳狀液的穩(wěn)定因素一、降低油水界面張力

乳化液中存在大面積的液-液界面。加入少量表面活性劑在兩相界面產(chǎn)生正吸附,能顯著降低的液-液界面的界面張力,使系統(tǒng)的表面吉布斯函數(shù)降低,穩(wěn)定性增加。第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日二、增加液珠界面的電荷7.3乳狀液的穩(wěn)定因素液珠電荷來源:電離、吸附和介質(zhì)摩擦乳化劑負(fù)離子定向吸附在油-水界面上,帶電的一端指向水,反離子則呈擴(kuò)散狀分布,形成擴(kuò)散雙電層,它一般具有較大的熱力學(xué)電勢及較厚的雙電層,使乳狀液處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。一般O/W型乳化液中油滴常帶負(fù)電；反之，在W/O型乳化液中水滴帶正電。第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.3乳狀液的穩(wěn)定因素（a）無表面活性劑（b）存在表面活性劑（c）在（b）基礎(chǔ)上加入無機(jī)鹽第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日三、提高界面膜強(qiáng)度乳化過程也是分散相液滴表面的成膜過程,界面膜的厚度,特別是強(qiáng)度和韌性,對乳狀液的穩(wěn)定性起著舉足輕重的作用。乳化劑的親水端和憎水端的截面積常大小不等。它吸附在油-水界面上時(shí),常呈現(xiàn)“大頭”朝外,“小頭”朝里的構(gòu)型,使分散相液滴的面積最小,界面吉布斯函數(shù)最低,且界面膜更牢固。7.3乳狀液的穩(wěn)定因素O/WW/O第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日四、固體粉末穩(wěn)定作用粉末乳化劑和通常的表面活性劑一樣，只有當(dāng)它們處在內(nèi)外兩相界面上時(shí)才能起到乳化劑的作用。7.3乳狀液的穩(wěn)定因素第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日固體粉末處在油相、水相還是兩相界面上，取決于粉末的親水親油性。油水固體顆粒在油-水界面上的三種潤濕情況(左)>90,顆粒不能被水潤濕而更多地進(jìn)入油中;(中)=90,顆粒的親水親油性均等;(右)<90,顆粒能被水潤濕而更多地進(jìn)入水中.7.3乳狀液的穩(wěn)定因素第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)空間效應(yīng),為使固體微粒在分散相的周圍排列成緊密的固體膜,固體粒子的大部分應(yīng)當(dāng)處在分散介質(zhì)中,這樣粒子在油-水界面上的不同潤濕情況就會(huì)產(chǎn)生不同類型的乳狀液。油水固體粉末乳化作用示意圖油水O/W型W/O型7.3乳狀液的穩(wěn)定因素第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日當(dāng)粒子能被水潤濕時(shí),粒子大部分處于水中,形成水包油型乳狀液。如粘土,Al2O3等固體微粒;當(dāng)粒子易被油潤濕時(shí),粒子大部分處于油中,形成油包水型乳狀液。如炭黑,石墨粉等。固體顆粒的尺寸應(yīng)遠(yuǎn)小于分散相的尺寸。固體表面愈粗糙,形狀愈不對稱,愈易于形成牢固的固體膜,使乳狀液愈穩(wěn)定。7.3乳狀液的穩(wěn)定因素第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日

最初人們認(rèn)為量多的液體為外相，目前可制備內(nèi)相高達(dá)90％的乳狀液。7.4影響乳狀液類型的因素一、相體積最緊密堆積原理：大小相同球形液珠，最大體積74％。分散相體積大于74%,乳液類型改變。某相26％～74%，W/O、O/W某相<26%，僅為分散相第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日高效乳化劑7.4影響乳狀液類型的因素第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日二、乳化劑分子構(gòu)型7.4影響乳狀液類型的因素楔子理論第二十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日三、乳化劑溶解度7.4影響乳狀液類型的因素分配系數(shù)比：乳化劑在水相和油相中溶解度之比分配系數(shù)越大，O/W；越小，W/O第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日四、其他因素1.聚結(jié)速率

聚結(jié)速率快的，形成外相2.潤濕性潤濕固體的液體形成外相3.雙界面張力界面張力較高一邊液體成為內(nèi)相。7.4影響乳狀液類型的因素第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.5乳化劑分類和選擇第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.5乳化劑分類和選擇第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.5乳化劑分類和選擇第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日HLB選擇乳化劑7.5乳化劑分類和選擇乳化效率：乳液穩(wěn)定性的標(biāo)志第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.5乳化劑分類和選擇第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.6乳液制備第二十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.6乳液制備第三十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.6乳液制備第三十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.6乳液制備第三十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日乳狀液的破壞表示乳狀液不穩(wěn)定。乳狀液的不穩(wěn)定性，表現(xiàn)為分層、變型和破乳。（1）分層往往是破乳的前導(dǎo)，輕輕的油滴上浮但并不改變分散度。如牛奶的分層現(xiàn)象。（2）變型是指乳狀液由O/W型變?yōu)閃/O型（或反之）。影響變型的因素：改變?nèi)榛瘎?、變更兩相的體積比、改變溫度以及電解質(zhì)的影響等。（3）破乳將油和水分離的過程。與分層不同，分層還有兩種乳狀液存在，而破乳是使兩種液體完全分離。7.8乳液的不穩(wěn)定性第三十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.8乳液的不穩(wěn)定性第三十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日乳狀液穩(wěn)定的主要因素是應(yīng)具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的保護(hù)膜。因此，只要是能使保護(hù)膜減弱的因素原則上都有利于破乳。幾種常用的破乳方法:①化學(xué)法在乳狀液中加入反型乳化劑，會(huì)使原來的乳狀液變得不穩(wěn)定而破壞。反型乳化劑即是破乳劑。②頂替法用不能形成牢固膜的表面活性物質(zhì)代替原來的乳化劑。③電破乳法此法常用于W/O型乳狀液的破乳。由于油的電阻率很大，工業(yè)上常用高壓交流電破乳。7.8乳液的不穩(wěn)定性第三十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日

④加熱法升溫一方面可以增加乳化劑的溶解度，從而降低它在界面上的吸附量，消弱保護(hù)膜；另一方面，升溫可以降低外相的黏度，從而有利于增加液滴相碰的機(jī)會(huì)，所以升溫有利于破乳。⑤機(jī)械法包括離心分離、泡沫分離、蒸餾和過濾等。通常先將乳狀液加熱再以離心分離或過濾?？傊?，破乳的方法多種多樣，究竟采用哪種方法，需根據(jù)乳狀液的具體情況來確定，在許多情況下常聯(lián)合使用幾種方法。7.8乳液的不穩(wěn)定性第三十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日通常所說的乳狀液顆粒大小常在0.1～50um之間，在普通光學(xué)顯微鏡下可觀測到。從外觀看，一般都是乳白色、不透明的體系，故稱為“宏乳狀液”（macroemulsion），簡稱乳狀液。

微乳狀液（microemulsion）：分散相粒子很小，常在0.01～0.10um之間，由水、油、表面活性劑和助活性劑等四個(gè)組分以適當(dāng)?shù)谋壤园l(fā)形成的透明或透明的穩(wěn)定體系，稱之為微乳狀液，簡稱微乳液。微乳狀液類型：O/W、W/O與雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。7.9微乳液第三十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日7.9微乳液界面張力觀點(diǎn)：第三十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日

泡沫:氣體分散在液體或固體中所形成的粗分散系統(tǒng)。許多大小不等,形狀各異的小氣泡堆積在一起,氣泡之間的隔膜各處厚薄不一,氣泡的線度一般在100nm以上,肉眼可見?？煞譃閮煞N極端情況：①稀泡沫為接近球形的氣泡被相當(dāng)厚而黏的膜所分開；②濃泡沫主要為氣相，是多邊形氣泡被薄的液膜所分開。

固體泡沫:分散介質(zhì)為熔融體,由于它具有很高黏度,使小氣泡既不易破裂又難于相互靠近,降溫凝固后得到的氣－固相分散物質(zhì)。如浮石,泡沫玻璃,泡沫塑料等。

液體泡沫:分散介質(zhì)是液體。7.10泡沫第三十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日純液體只能形成暫時(shí)的泡沫，對于乳狀液之類的液體，必須加入第三組分（發(fā)泡劑），才能獲得穩(wěn)定的泡沫。通常來說，好的乳化劑也就是好的發(fā)泡劑。泡沫的穩(wěn)定性取決于兩個(gè)主要因素：（1）液膜因排液而變薄的趨勢；（2）因無規(guī)干擾而破裂的趨勢。可能還有液膜的蒸發(fā)、穿過液膜的氣體的擴(kuò)散等因素。7.10泡沫第四十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日泡沫液膜的性能穩(wěn)定泡沫膜間夾角120多邊形泡沫結(jié)構(gòu)多數(shù)為六邊形7.10泡沫第四十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日要得到比較穩(wěn)定的液體泡沫須加入起泡劑,它們在氣－液界面上發(fā)生正吸附,形成定向排列的吸附膜,能顯著地降低氣－液界面張力,又可增加界面膜的機(jī)械強(qiáng)度。

表面活性劑的起泡作用7.10泡沫雙吸附膜作用：阻止液體揮發(fā)；提高粘度，阻止流失；提高吸附層強(qiáng)度；離子基團(tuán)排斥作用阻止液膜變薄。第四十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日泡沫的穩(wěn)定性泡沫的持久性，壽命長短。生成期、排液后期。7.10泡沫表面粘度壽命長，表面張力不低。第四十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日泡沫的穩(wěn)定性7.10泡沫表面粘度第四十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日泡沫的穩(wěn)定性