第六章-乳狀液-課件

第六章乳狀液·乳液的制備和性質(zhì)·乳液類型的鑒別·影響乳液穩(wěn)定性的因素·乳化劑的分類和選擇·乳液的破壞·微乳液·多重乳液和液膜分離1PPT課件第一節(jié)概述一、乳液定義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構(gòu)成的多相分散體系。分散相粒子直徑在0.1~10μm之間。乳化：指油水混合生成乳液的過程。破乳：將乳液破壞，使油水分離。二、特點(diǎn)粗分散體系熱力學(xué)不穩(wěn)定的多相分散體系2PPT課件三、分類1）O/W分散相（內(nèi)相）為油，分散介質(zhì)（外相、連續(xù)相）為水。2)W/O分散相（內(nèi)相）為水，分散介質(zhì)（外相、連續(xù)相）為油。3)多重乳液有W/O/W、O/W/O兩種類型。為使乳液穩(wěn)定而加入的表面活性劑，叫乳化劑。3PPT課件第二節(jié)乳液的制備和物理性質(zhì)一、乳液的制備按不同的標(biāo)準(zhǔn)有多類制備方法1、按混合方式①機(jī)械攪拌使用螺旋槳攪拌器②膠體磨③超聲波乳化器④均化器4PPT課件2、按乳化劑加入的方法①轉(zhuǎn)相乳化法

將乳化劑加入油中，然后加入水，形成W/O乳液，繼續(xù)加水，形成O/W乳液。②瞬間成皂法將脂肪酸加入油中，將堿加入水中，然后混合，得到乳液（液滴小且穩(wěn)定），只限于用皂作乳化劑的體系。③自然乳化法

將乳化劑加入油中形成乳油溶液，使用時(shí)，將乳油直接加入水中并攪拌，形成O/W型乳液。5PPT課件⑤輪流加液法將水和油輪流加入乳化劑中，每次少量，形成O/W或W/O型乳液。④界面復(fù)合物生成法在油相加入一種乳化劑，在水相加入另一種乳化劑，當(dāng)兩相混合并劇烈攪拌時(shí)，兩種乳化劑在界面上形成穩(wěn)定的復(fù)合物。6PPT課件二、影響分散度的因素1、分散方法2、分散時(shí)間分散方法液滴大小/μm1%乳化劑5%乳化劑10%乳化劑螺旋槳不乳化3~82~5膠體磨6~94~73~5均化器1~31~31~3分散時(shí)間液滴大小7PPT課件3、乳化劑濃度三、乳液的物理性質(zhì)1、液滴大小和外觀液滴大小與乳化劑濃度的關(guān)系油酸鈉濃度/mol/L液滴直徑/μm4、震蕩頻率液滴大小/μm外觀?1可以分辨兩相＞1乳白色0.1~1藍(lán)白色0.05~0.1灰色半透明＜0.05透明8PPT課件2、光學(xué)性質(zhì)3、黏度光線乳狀液光的反射（液滴d?λ）光的折射（液滴透明）透過（液滴d?λ），乳液透明光的散射（液滴d略<λ，外觀半透明藍(lán)色，面對(duì)入射光方向觀察呈淡紅色可見光λ在0.4~0.8μm,乳液d:0.1~10μm，反射現(xiàn)象較顯著。主要由外相黏度決定。對(duì)O/W乳液9PPT課件4、電導(dǎo)乳液的導(dǎo)電性能決定于外相，O/W型的電導(dǎo)率?W/O型的。10PPT課件第三節(jié)乳液類型的鑒別和影響類型的因素一、乳液類型的鑒別1、稀釋法

將數(shù)滴乳液滴入蒸餾水中，立即散開為O/W乳液，反之為W/O乳液。2、染色法

滴加數(shù)滴水溶性染料于乳液中，若染成均勻的顏色，為O/W型，如內(nèi)相被染色，則為W/O型。3、導(dǎo)電法

O/W型導(dǎo)電性好，W/O型差。11PPT課件檢驗(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Ⅲ，說明油是不連續(xù)相。12PPT課件二、決定和影響乳液類型的因素1、相體積

由立體幾何知識(shí)，對(duì)水-油體系，相體積分?jǐn)?shù)在0.26~0.74之間，W/O、O/W型乳液都可形成。＜0.26、＞0.74只能得到一種乳液。2、幾何因素

乳化劑在油水界面吸附并形成緊密排列時(shí)，若其親水基和疏水基體積相差很大，大的一端親和的液相將構(gòu)成乳液的外相，形成相應(yīng)乳液。13PPT課件4、乳化劑的溶解度

乳化劑溶解度大的一相構(gòu)成乳液的外相，形成相應(yīng)乳液。3、液滴聚結(jié)速度

與乳化劑親水基或親油基占優(yōu)勢一側(cè)親和的液相將構(gòu)成乳液的外相，形成相應(yīng)乳液。HLB值小的乳化劑，親油性強(qiáng)，形成W/O型乳液。14PPT課件第四節(jié)影響乳液穩(wěn)定性的因素一、乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系加入表面活性劑，降低油-水界面張力，使穩(wěn)定性加強(qiáng)。二、影響因素

1、油-水界面膜的形成加入表面活性劑后，在界面形成界面膜，膜有一定強(qiáng)度，對(duì)分散相液滴起保護(hù)作用，使其在碰撞后不易合并。15PPT課件2、界面電荷O/W型乳液，陰離子表面活性劑使液滴帶負(fù)電；陽離子表面活性劑使液滴帶正電。由于靜電斥力，使液滴分離。3、乳液粘度增加外相黏度，可減少液滴的擴(kuò)散系數(shù)，導(dǎo)致碰撞頻率和聚結(jié)速率降低，有利于乳液穩(wěn)定。4、液滴大小及其分布液滴尺寸范圍越窄越穩(wěn)定，當(dāng)粒子平均直徑相同時(shí)，單分散的乳液比多分散的乳液穩(wěn)定。16PPT課件5、粉末乳化劑的穩(wěn)定作用許多固體粉末是良好的乳化劑，只有當(dāng)它們處于O-W界面時(shí)才能起乳化劑的作用。如果粉末被水潤濕，就進(jìn)入水相，完全被油潤濕，就進(jìn)入油相，都不能起乳化劑的作用。只有當(dāng)粉末既能被水又能被油潤濕，才能停留在O-W界面上，起乳化劑的作用。用接觸角來衡量粉末的親水和親油性。17PPT課件若粉末處于油水界面上，這時(shí)，固-油、固-水、油-水三個(gè)界面張力在三相接觸處達(dá)到平衡。當(dāng)θ>90°，cosθ<0,則σs-w>σs-o,粉末大部分在油相，其親油性強(qiáng)，得到W/O型乳液。當(dāng)θ<90°，cosθ>0,則σs-w<σs-o,粉末大部分在水相，其親水性強(qiáng)，得到O/W型乳液。當(dāng)θ=90°，cosθ=0,則σs-w=σs-o,粉末在水相和油相各占一半，得不到穩(wěn)定的乳液。18PPT課件被水潤濕的粉末（SiO2、氫氧化鐵、銅鋅鋁等的堿式硫酸鹽）易形成O/W乳液。炭黑、煤煙、松香等易被油潤濕的粉末易形成W/O乳液。粉末乳化劑的作用：粉末集結(jié)在油-水界面上，形成堅(jiān)固的界面膜，對(duì)液滴起保護(hù)作用，使乳液穩(wěn)定。19PPT課件第五節(jié)乳化劑的選擇與分類一、乳化劑的分類1、合成表面活性劑2、高聚物乳化劑降低表面張力的性能有限，但能吸附在油-水界面上，改進(jìn)膜的機(jī)械性能，增加分散相和分散介質(zhì)的親和力，提高乳液的穩(wěn)定性。3、天然產(chǎn)物天然乳化劑乳化性能差，需與其他乳化劑配合使用。但他們無毒且有益，常用于醫(yī)藥和食品。4、固體粉末20PPT課件二、乳化劑的選擇1、選擇乳化劑的一般原則①大多有良好的表面活性，能降低表面張力，在欲形成的乳液外相中有良好的溶解能力。②乳化劑在油水界面上能形成穩(wěn)定和排列緊密的凝聚膜。③水溶性和油溶性乳化劑混合使用的乳化效果更好。④乳化劑能適當(dāng)增大外相黏度，減小液滴的聚結(jié)速度。⑤滿足乳化體系的特殊要求。⑥成本最低，工藝簡單。21PPT課件2、選擇乳化劑的常用方法1）HLB法原則：乳化體系所需HLB值與乳化劑的HLB值盡可能一致。①確定被乳化體系所需的HLB值選擇一對(duì)HLB值相差較大的乳化劑按不同比例混合，得不同HLB值的系列混合乳化劑。用這些混合乳化劑分別乳化被乳化體系，測定乳化效率。以乳化效率對(duì)乳化劑的HLB值作圖，得鐘形曲線。22PPT課件曲線最高點(diǎn)相應(yīng)的HLB值即為被乳化體系所需HLB值?；旌先榛瘎┑腍LB值②最佳混合乳化劑的選擇多選擇幾對(duì)乳化劑混合，使各混合乳化劑的HLB值與被乳化體系所需HLB值相等。用這些混合乳化劑乳化指定體系，測定乳化效率。乳化劑的效率乳化效率最好的混合乳化劑為相對(duì)最佳乳化劑。23PPT課件例：已知將甲苯乳化成O/W型乳狀液，需乳化劑之HLB值為12.5。今有4%油酸鈉和4%的Span

20水溶液。問欲配制10

mLHLB=12.5之混合乳化劑液，需取上述油酸鈉和Span

20溶液各多少毫升？（油酸鈉HLB=18，Span

20的HLB=8.6）24PPT課件解：混合乳化劑的HLB值由構(gòu)成混合乳化劑的二乳化劑各自的HLB值和它們?cè)诨旌先榛瘎┲兴假|(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算現(xiàn)混合體積10mL,取酸鈉4.2mL,Span205.8mL混合。25PPT課件2）PIT法非離子表面活性劑的親水親油性質(zhì)隨溫度變化。在轉(zhuǎn)相溫度（PIT）下，乳化劑的親水親油性質(zhì)正好平衡。計(jì)為THLB。表面活性劑的親水鏈越長，PIT越高。THLB=K油（NHLB-N油）THLB隨HLB值增加而提高。對(duì)O/W乳液，乳化劑的THLB應(yīng)比乳液保存溫度高20~60℃。對(duì)W/O乳液，乳化劑的THLB應(yīng)比乳液保存溫度低10~40℃。26PPT課件由一種非離子乳化劑、A、B兩種油及水組成的乳液。其THLB為：27PPT課件由兩種非離子乳化劑、油及水組成的乳液。其THLB為：28PPT課件用PIT法選擇非離子表面活性劑作乳化劑的步驟：①取等量的油相和水相，加入3%~5%的表面活性劑不斷振蕩，制備乳液。②在加熱下，觀察乳液由O/W轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O時(shí)的溫度。即為PIT。③對(duì)相同油相，要制備O/W乳液應(yīng)選擇PIT比乳液保存溫度高20~60℃的表面活性劑作乳化劑。④對(duì)相同油相，要制備W/O乳液應(yīng)選擇PIT比乳液保存溫度低10~40℃的表面活性劑作乳化劑。29PPT課件第六節(jié)乳液的變型與破乳一、乳液的變型變型的機(jī)理二、影響變型的因素1、乳化劑類型在鈉皂穩(wěn)定的O/W型乳液中加入鈣、鎂或鋇等2價(jià)陽離子Me2+，能使乳液變型為W/O型。2鈉皂+Me

2+

2價(jià)金屬皂+2

Na+只有當(dāng)Me2+的數(shù)量相當(dāng)大時(shí)，才能使乳液變型。當(dāng)鈉皂與2價(jià)金屬皂的數(shù)量相當(dāng)時(shí)，乳液是不穩(wěn)定的。30PPT課件2、相體積比某些體系當(dāng)內(nèi)相體積在74%以下時(shí)，體系穩(wěn)定，如繼續(xù)加入內(nèi)相物質(zhì)使其體積超過74%，乳液會(huì)變型。3、溫度例：由混合乳化劑脂肪酸和脂肪酸鈉穩(wěn)定的W/O型乳液升溫后，由于脂肪酸在油相的溶解度升高，使界面膜中脂肪酸減少，易變成由脂肪酸鈉穩(wěn)定的O/W型乳液。4、電解質(zhì)31PPT課件三、乳液的破壞將水和油分離的過程叫破乳。乳液不穩(wěn)定的表現(xiàn)有：分層、聚集和破乳。乳液穩(wěn)定的主要原因是有具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的保護(hù)膜。使保護(hù)膜削弱的因素都有利于破乳。1、化學(xué)法在乳液中加入反型乳化劑，可以破乳。在稀乳液中加入電解質(zhì)能降低ζ電位。減少乳化劑在水中的水化度，可以破乳。32PPT課件2、頂替法在乳液中加入表面活性大的物質(zhì)，它們吸附到油-水界面將原來的乳化劑頂走，而它們本身不能形成堅(jiān)固的膜，導(dǎo)致破乳。3、電破乳法常用于W/O型乳液的破乳。采用高壓交流電。作用機(jī)理是：極性的乳化劑分子的電場中隨電場轉(zhuǎn)向，削弱保護(hù)膜的強(qiáng)度；水滴極化后，水滴相互吸引，形成水串，當(dāng)電壓升至某一值時(shí)，小水滴瞬間聚集成大水滴，由重力分離出來。33PPT課件4、加熱法升溫一增加乳化劑的溶解度，削弱膜的強(qiáng)度。二降低外相的黏度，有利于增加液滴碰撞的機(jī)會(huì)，有利于破乳。5、機(jī)械法包括離心分離、泡沫分離、蒸餾、過濾等。泡沫分離利用起泡使分散的油滴附在泡沫上被帶到水面而分離。適用于O/W型乳液的破乳。34PPT課件第七節(jié)微乳狀液一、定義由水、油、表面活性劑和助活性劑等四個(gè)組分以適當(dāng)比例自發(fā)形成的透明或半透明的穩(wěn)定體系，叫微乳狀液。簡稱微乳液或微乳。二、微乳液的微觀結(jié)構(gòu)有W/O、O/W和雙連續(xù)相三種結(jié)構(gòu)。三、助表面活性劑的作用35PPT課件1、降低界面張力對(duì)單一表面活性劑，當(dāng)其濃度增大至CMC后，界面張力不再降低，加入助表面活性劑后，使界面張力繼續(xù)降低。某些離子表面活性劑能使油水界面張力降至0.01mN/m以下，因而不需助表面活性劑也能形成微乳液。非離子表面活性劑在HLB值附近也具有此性能。2、增加界面膜流動(dòng)性助表面活性劑可增加膜的柔性，使界面易流動(dòng)，減少微乳生成所需彎曲能，使微乳液滴易于生成。36PPT課件3、調(diào)節(jié)表面活性劑的HLB值三、微乳形成機(jī)理1、增溶理論2、混合膜理論在表面活性劑膠束水溶液中加入油，油被增溶，進(jìn)入膠束的油量增加，膠束溶脹變成小液滴——微乳形成。在油水界面形成了油膜和水膜，膜兩側(cè)的界面張力不相等，導(dǎo)致膜彎曲，形成內(nèi)-外相。37PPT課件四、微乳液的制備微乳形成時(shí)不需要外力，主要是匹配體系中的各組分。采用HLB法、PIT法、表面活性劑分配法、鹽度掃描法來尋找這種匹配關(guān)系。體系中油的成分、油-水體積比、表面活性劑與助表面活性劑的比例及濃度確定后，由低往高改變體系中的鹽度。先后得到WinsorⅠ、WinsorⅢ、WinsorⅡ三種狀態(tài)。鹽度掃描法38PPT課件WinsorⅠ指O/W型微乳液和剩余油達(dá)到平衡的狀態(tài)；WinsorⅢ指中相微乳液與剩余油及剩余水達(dá)到三相平衡狀態(tài)；WinsorⅡ指W/O型微乳液和剩余水達(dá)到平衡的狀態(tài)。利用鹽度掃描法，改變體系中其他組分，也能使微乳液的相態(tài)發(fā)生變化。從中尋找合適的匹配關(guān)系。39PPT課件五、微乳液的性質(zhì)1、光學(xué)性質(zhì)澄清、透明或半透明的分散體系，多數(shù)有乳光，顆粒＜0.2μm，普通光學(xué)顯微鏡下不可見。顆粒一般都<0.1μm，顆粒越細(xì)分散度越窄；當(dāng)顆粒大小為0.03μm時(shí)，顆粒皆為同樣大小的圓球。2、顆粒大小及均勻性3、導(dǎo)電性質(zhì)與一般乳液相似，外相為水導(dǎo)電性大，外相為油導(dǎo)電性差。40PPT課件微乳液很穩(wěn)定，長時(shí)間放置不分層和破乳。在超離心機(jī)中旋轉(zhuǎn)5分鐘不分層。4、穩(wěn)定性5、超低界面張力加入助表面活性劑后，界面張力可降低到10-6~10-2mN/m。6、碳鏈數(shù)的相關(guān)性正構(gòu)陰離子表面活性劑中的碳原子數(shù)=油分子中的碳原子數(shù)+助表面活性劑分子中碳原子數(shù)。41PPT課件六、宏乳液、微乳液和膠束溶液性質(zhì)比較宏乳液微乳液膠束溶液顆粒大小>0.1μm10nm~幾百納米1nm~幾十納米類型O/W型，W/O型，多重型O/W型，雙連續(xù)相型，W/O型，膠束，反膠束界面張力幾十毫牛每米10-6~10-2mN/m1~40mN/m顆粒形狀球形球形各種形狀透光性不透明透明透明42PPT課件宏乳液微乳液膠束溶液穩(wěn)定性（100g超離心機(jī)）分層不分層不分層表面活性劑用量少，不用加輔助劑多，需加輔助劑>CMC即可組成三組分：表面活性劑、水、油三組分：非離子表面活性劑、油、水（或鹽水）四組分：離子表面活性劑、油、輔助劑、水（鹽水）二組分：表面活性劑、水（或油）三組分：表面活性劑、水、油43PPT課件七、微乳液的應(yīng)用1、化妝品2、脫模劑4、三次采油3、洗井液5、超細(xì)粒子及復(fù)雜形態(tài)無機(jī)材料的制備6、微乳液中的催化作用44PPT課件八、乳液的應(yīng)用1、控制反應(yīng)2、農(nóng)藥乳劑4、綢油的乳化降粘3、瀝青乳狀液5、紡織工業(yè)6、制革工業(yè)7、乳化食品和醫(yī)藥用乳劑8、微粉制備45PPT課件第八節(jié)、多重乳液和液膜分離一、多重乳液（multiple

emulsions)將由分散相和分散介質(zhì)形成的某種類型的乳狀液（初級(jí)乳狀液）再分散到分散介質(zhì)中形成的多重液-液分散體系。類型：W/O/W、O/W/O制備：先制備初級(jí)乳狀液，將較穩(wěn)定的初級(jí)乳狀液分散于與初級(jí)乳狀液分散相性質(zhì)相同的介質(zhì)中，即得多重乳液。多重乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。其穩(wěn)定性較差。46PPT課件二、多重乳液的替換物多重乳液穩(wěn)定性差，采用含有聚合物所形成的水凝膠代替水相，可達(dá)到增加穩(wěn)定性的目的。用兩種方法制備，分別用凝膠代替內(nèi)部水相或外部水相。1、制備gel/O/W體系以6%的丙烯酰胺與2%的N，N-甲撐雙丙烯酰胺溶液作水相，制備W/O型乳液，然后用γ-射線照射，得凝膠化的聚丙烯酰胺在油中的分散體系，然后將其分散在親水的表面活性劑溶液中，即得。47PPT課件優(yōu)點(diǎn)：長久放置，不分層。2、制備W/O/gel體系將W/O初級(jí)乳液，在用N2O飽和并含有聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物的表面活性劑水中，制得W/O/W乳液，再用60Co照射，形成W/O/gel乳液。多重乳狀液主要用于醫(yī)藥制劑、化妝品的制造和液膜分離技術(shù)。48PPT課件在多重乳狀液中，介于被封閉的初級(jí)乳狀液內(nèi)相液滴與連續(xù)的多重乳狀液外相之間的區(qū)域。三、液膜分離1、多重乳狀液液膜及其組成液膜厚度約為1~10μm。液膜的基本成分是溶劑和表面活性劑，溶劑占液膜總量90%以上。在內(nèi)相和液膜相加入某些能與被分離物發(fā)生反應(yīng)的試劑。有利于被分離物在液膜相遷移而加入的物資稱為流動(dòng)載體。