化妝品食品藥物等的乳化劑

化妝品食品藥物等的乳化劑第1頁/共113頁第2頁/共113頁第3頁/共113頁第4頁/共113頁第5頁/共113頁第6頁/共113頁第7頁/共113頁眼影第8頁/共113頁第9頁/共113頁指甲油第10頁/共113頁香水第11頁/共113頁表面張力與表面活性當(dāng)任意兩相接觸時,兩相之間決非是一個沒有厚度的純幾何面,而是一個具有相當(dāng)厚度的過渡區(qū),這一過渡區(qū)通常稱之為界面。若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。但由于歷史的原因,這兩個概念常常混用。常見的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。第12頁/共113頁氣-液界面第13頁/共113頁氣-固界面第14頁/共113頁液-液界面第15頁/共113頁液-固界面第16頁/共113頁固-固界面第17頁/共113頁第18頁/共113頁（a）（b）第19頁/共113頁表面活性劑分子疏水基團(tuán)親水基團(tuán)第20頁/共113頁第21頁/共113頁石蠟分子上沒有親水基，因此石蠟的HLB=0；油酸分子上只有一種弱的親水基—羧基，其HLB=1聚乙二醇分子上完全是親水基，因此其HLB=20；所以對于非離子型表面活性劑，其HLB=0～20；對于離子型表面活性劑，規(guī)定油酸鈉＝18，油酸鉀＝20,十二烷基硫酸鈉=40。所以對于陰、陽離子型表面活性劑，其HLB=0～40；第22頁/共113頁對于一些非離子型表面活性劑，Griffin給出了一些經(jīng)驗(yàn)公式：對于多元醇脂肪酸酯，其公式為：式中：S—酯的皂化值；A—脂肪酸的酸值。對于聚氧乙烯非離子型表面活性劑，其公式為：式中：E—活性劑分子中氧化乙烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。這些計算都不準(zhǔn)確，現(xiàn)在用了一些試驗(yàn)的方法，如乳化法等。在表面活性劑有關(guān)書籍或手冊中可以查到某活性劑的HLB。第23頁/共113頁把表面活性劑的結(jié)構(gòu)分解為一些基團(tuán)，每個基團(tuán)對HLB值均有各自的貢獻(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)測得各基團(tuán)對HLB值的貢獻(xiàn)，稱做“基團(tuán)數(shù)”，其中親水基的為正值，親油基的為負(fù)值，然后，將各親水、親油基的HLB基團(tuán)數(shù)代入下式中，即可計算出離子型表面活性劑的HLB值。第24頁/共113頁混合表面活性劑的HLB值當(dāng)多種表面活性劑混合時，其HLB值具有加合性，即有：式中，Wi、HLBi——分別為混合表面活性劑中i組分的質(zhì)量和百分比濃度。第25頁/共113頁表面活性劑的HLB與應(yīng)用的對應(yīng)關(guān)系

表面活性劑概述表面活性劑在水中的性質(zhì)HLB用途不分散02W/O型乳化劑4分散不好6不穩(wěn)定乳狀分散體8潤濕劑穩(wěn)定乳狀分散體10半透明至透明的分散體12洗滌劑O/W型乳化劑透明溶液1416增溶劑18第26頁/共113頁第27頁/共113頁甘油三酯的結(jié)構(gòu)示意圖第28頁/共113頁磷脂的內(nèi)鹽部分具有親水性，脂肪酸長鏈烴基部分具有疏水性，因此磷脂是天然的表面活性劑，它在生物體內(nèi)能使油脂乳化，有助于油脂的運(yùn)輸、消化和吸收。第29頁/共113頁表面活性劑一詞來自英文Surfactant。它實(shí)際上是短語Surface（表面）Active（活性）Agent（添加劑）的縮合詞。表面活性劑是這樣一種物質(zhì)，它活躍于表面和界面上，具有極高的降低表、界面張力的能力和效率。在一定濃度以上的溶液中形成分子有序組合體，從而具有一系列應(yīng)用功能。第30頁/共113頁

降低表面張力為正吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度大于其在溶液本體中的濃度此溶質(zhì)為表面活性物質(zhì)

增加表面張力為負(fù)吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度小于其在溶液本體中的濃度此溶質(zhì)為表面惰性物質(zhì)

溶入少量就能顯著降低表面張力的物質(zhì)也稱表面活性物質(zhì)或表面活性劑。第31頁/共113頁表面活性劑分類表面活性劑分子非極性烴鏈（疏水）極性基團(tuán)（親水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO硬脂酸第32頁/共113頁陰離子表面活性劑RCOONa

羧酸鹽R-OSO3Na

硫酸酯鹽R-SO3Na

磺酸鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽1.離子型2.非離子型陽離子型陰離子型兩性型表面活性劑按離子類型第33頁/共113頁陽離子表面活性劑R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺鹽|CH3第34頁/共113頁伯胺鹽

R-NH3＋

季銨鹽

CH3|例如C16H33-N+-CH3Br－

|

CH3

十六烷基溴化銨(俗稱1631)吡啶鹽例如C12H25(NC5H5)+

第35頁/共113頁兩性表面活性劑R-N+HCH2-CH2COO-H氨基酸型

CH3|R-N+-CH2COO-H

甜菜堿型|CH3第36頁/共113頁

氨基酸型R-NH2CH2-CH2COO－洗滌性能良好，常作為特殊洗滌劑(2)甜菜堿型

CH3

R-N+-CH2COO-

CH3

去污力強(qiáng)，對纖維有保護(hù)作用第37頁/共113頁----由于其特殊結(jié)構(gòu)，具有許多優(yōu)異性能，如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性好，對酸堿和多種金屬離子都比較穩(wěn)定，具有抗靜電、殺菌、防腐蝕等使用性能，特別是其極低毒性和無刺激性以及良好的生物降解性能，使其在日用化學(xué)品應(yīng)用中前景廣闊。同時在紡織、印染、化纖、除銹方面都有相當(dāng)用途。第38頁/共113頁R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H

多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH

脂肪醇聚氧乙烯醚第39頁/共113頁脂肪醇聚氧乙烯醚

R-O-(CH2CH2O)nH

俗稱平平加系列，具良好濕潤性能(2)烷基酚聚氧乙烯醚

R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

俗稱OP系列，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化性能強(qiáng)(4)多元醇型

主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物Span類及Tween類表面活性劑即屬此類；具有低毒的特點(diǎn)，廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)以及生化實(shí)驗(yàn)(3)聚氧乙烯烷基酰胺

R-CONH(C2H4O)nH

常用作起泡劑、增粘劑第40頁/共113頁

非離子型表面活性劑穩(wěn)定性高，不易受強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽類存在的影響，也不易受酸堿的影響；與其它類型表面活性劑的相容性好；在水及有機(jī)溶劑中皆有良好的溶解性能，具有良好的乳化、潤濕、滲透性、以及起泡、洗滌、穩(wěn)泡、抗靜電等作用，且無毒；

廣泛用作紡織業(yè)、化妝品、食品、藥物等的乳化劑、消泡劑、增稠劑，以及醫(yī)療方面的殺菌劑以及洗滌、潤濕劑等。第41頁/共113頁表面活性的表征通常用加入表面活性劑后溶液表面張力的降低及其形成膠團(tuán)的能力（膠團(tuán)化能力）來表征。溶液表面張力降低包含：溶液表面張力降低的效率和溶液表面張力降低的能力兩方面；膠團(tuán)化能力用臨界膠束濃度表示。第42頁/共113頁表面活性劑的基本功能一、在表面（界面）吸附成膜（一般是單分子膜）；二、在溶液內(nèi)部自聚，形成多種類型的分子有序組合體。從這兩種基本功能出發(fā)，衍生出表面活性劑的其它多種應(yīng)用功能。第43頁/共113頁膠束的形成兩親分子溶解在水中達(dá)一定濃度時，其非極性部分會互相吸引，從而使得分子自發(fā)形成有序的聚集體，使憎水基向里、親水基向外，減小了憎水基與水分子的接觸，使體系能量下降，這種多分子有序聚集體稱為膠束。膠束第44頁/共113頁臨界膠束濃度CMCCriticalMicellConcentration表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。第45頁/共113頁（a）是極稀溶液，界面上沒聚集很多的表面活性劑，空氣和水直接接觸，水的表面張力下降不多，接近于純水的狀態(tài)。第46頁/共113頁b）濃度相對升高，很快地聚集到水表面上，即表面吸附量大為增加、空氣和水的接觸相對減少，水表面張力下降第47頁/共113頁（c）表面活性劑濃度逐漸升高，表面活性劑毫無間隙地密集于液面上，形成了單分子吸附膜?？諝馀c水處于完全隔離狀態(tài)，表面吸附達(dá)飽和。在溶液內(nèi)部，增加表面活性劑,先是三三兩兩以疏水基互相靠攏，形成球形膠束的最初形式。水表面張力急劇下降。第48頁/共113頁膠束結(jié)構(gòu)示意圖第49頁/共113頁臨界膠束濃度(criticalmicelleconcentration)臨界膠束濃度簡稱CMC表面活性劑在溶液中開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。在CMC附近，表面活性劑溶液的許多性質(zhì)都會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，如表面張力、電導(dǎo)率、去污能力等.第50頁/共113頁可以利用測定表面張力，電導(dǎo)率等方法達(dá)到測定臨界膠束濃度目的;表面活性劑水溶液其濃度只有稍高于其CMC值時，才能充分顯示其作用。CMC第51頁/共113頁球形膠束隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。第52頁/共113頁棒狀膠束第53頁/共113頁第54頁/共113頁層狀膠束第55頁/共113頁第56頁/共113頁膠束的作用乳化作用泡沫作用分散作用增溶作用催化作用第57頁/共113頁1消毒殺菌2腈綸勻染劑3抗靜電劑4礦物浮選劑5相轉(zhuǎn)移催化劑織物柔軟劑分散劑食品加工印染金屬加工電鍍采礦采油第58頁/共113頁潤濕作用乳化作用分散作用起泡與消泡增溶作用洗滌作用肥皂、洗滌劑化妝品食品加工紡織工業(yè)金屬加工石油、建筑功能應(yīng)用第59頁/共113頁潤濕作用潤濕是固體表面與液體接觸時，原來的固相-氣相界面消失，形成新的固相-液相界面的現(xiàn)象。接觸角的示意圖：第60頁/共113頁第61頁/共113頁第62頁/共113頁Young方程（楊氏方程）:lsgANMs-ls-gl-g接觸角θ越小，潤濕和滲透作用越好；θ>90不潤濕θ<90潤濕θ=0鋪展第63頁/共113頁這種借助表面活性劑來潤濕物體的作用叫潤濕作用在固體表面發(fā)生定向吸附第64頁/共113頁這種能使液體濕潤或能加速固體表面濕潤的表面活性劑叫做濕潤劑潤濕方面的應(yīng)用1礦物的泡沫浮選2金屬的防銹、緩蝕3織物的防水、防油處理4農(nóng)藥中的應(yīng)用5涂料的生產(chǎn)第65頁/共113頁浮游選礦的原理圖選擇合適的捕集劑，使它的親水基團(tuán)只吸在礦砂的表面，憎水基朝向水。當(dāng)?shù)V砂表面有5%被捕集劑覆蓋時，就使表面產(chǎn)生憎水性，它會附在氣泡上一起升到液面，便于收集。氣泡的作用礦物泡沫浮選第66頁/共113頁第67頁/共113頁首先將粗礦磨碎，傾入浮選池中。在池水中加入捕集劑和起泡劑等表面活性劑。攪拌并從池底鼓氣，帶有有效礦粉的氣泡聚集表面，收集并滅泡濃縮，從而達(dá)到了富集的目的。不含礦石的泥砂、巖石留在池底，定時清除。 礦物泡沫浮選第68頁/共113頁2金屬的防銹、緩蝕3織物的防水、防油處理降低潤濕作用：

原理是用表面活性物質(zhì)的極性部分選擇性吸附，非極性部分向外呈憎水性。

一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),內(nèi)壁要疏水水化,使用的是硅偶聯(lián)劑,使血液在管內(nèi)不殘留。第69頁/共113頁防水整理劑纖維的防水整理：不透氣：用橡膠和合成樹脂涂在纖維織物上，在織物上形成連續(xù)的防水膜；穿著不適；透氣：將織物表面變?yōu)槭杷?，空氣和水蒸氣的透氣性不產(chǎn)生阻礙，又稱“拒水整理”。第70頁/共113頁增加潤濕作用：

農(nóng)藥噴灑：由于大多農(nóng)藥水溶性差，對植物的莖葉潤濕不好，滾落浪費(fèi)且不能展開，殺蟲效果差，加入表面活性劑，提高潤濕程度，即可大大提高藥效。第71頁/共113頁乳化與破乳作用一種或多種液體以微滴狀分散到另一種不相混溶的液體中所形成的多相分散體系，稱為乳狀液。這種形成乳狀液的過程稱為乳化。分散相(內(nèi)相、不連續(xù)相)分散介質(zhì)(外相、連續(xù)相)水相/油相液珠大小/μm乳液外觀>10.1~10.05~0.1<0.05乳白色乳狀液藍(lán)白色乳狀液灰色半透明液透明液第72頁/共113頁第73頁/共113頁乳化現(xiàn)象油水乳化劑乳化液油水第74頁/共113頁乳化劑的作用表面活性劑在分散相表面形成保護(hù)膜降低界面張力第75頁/共113頁乳狀液的類型及形成1乳狀液的類型和鑒別1水包油O/W2油包水W/O3套圈型第76頁/共113頁強(qiáng)烈振蕩油水水包油型(O/W)油包水型(W/O)第77頁/共113頁天然乳化液人工乳化液牛奶油包水（W/O）型奶油水包油（O/W）型乳多重型（W/O/W）型冰淇淋椰奶第78頁/共113頁乳狀液類型的鑒別：稀釋法：水包油型乳狀液能與水混溶；油包水型乳狀液能與油混溶。電導(dǎo)法：

利用水和油的電導(dǎo)率相差很大的原理。水包油型乳狀液電導(dǎo)率大，可使電路中串聯(lián)的氖燈發(fā)光。第79頁/共113頁染色法：加入“蘇丹III”：“蘇丹III”為油溶性染料。在乳狀液加入少量“蘇丹III”染料，油包水乳狀液整體呈紅色；水包油乳狀液，染料保持原狀。加入亞甲基藍(lán)：亞甲基藍(lán)為水溶性。在乳狀液加入少量亞甲基藍(lán)染料，水包油乳狀液整體呈藍(lán)色；油包水乳狀液染料保持原狀。第80頁/共113頁檢驗(yàn)O/W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。另外，還有濾紙濡濕法。第81頁/共113頁物理法：

離心法電沉積法超聲波法過濾法化學(xué)法：破乳劑

分解乳化劑沉淀乳化劑濕潤作用絮凝作用破壞界面膜破乳第82頁/共113頁增溶作用Solubilization表面活性劑在水溶液中達(dá)到臨界膠束濃度后，一些水不溶性或微溶性物質(zhì)在膠束溶液中的溶解度可顯著增加并形成透明膠體溶液，這種作用即增溶作用。s

/溶解度C/%

cmc第83頁/共113頁增溶作用的方式1非極性分子在膠束內(nèi)的增溶在膠束內(nèi)部，被增容的物質(zhì)完全處于非極性環(huán)境中。第84頁/共113頁2在表面活性劑分子間的增溶

分子結(jié)構(gòu)與表面活性劑類似的極性有機(jī)化合物柵欄之間甚至拉入內(nèi)部。第85頁/共113頁3在膠束表面的吸附增溶既不溶于水也不溶于油的小分子極性有機(jī)化合物在膠束表面增容第86頁/共113頁4聚氧乙烯基間的增溶以聚氧乙烯基為親水基的非離子表面活性劑包裹在膠束外層的長鏈中

第87頁/共113頁增溶作用的應(yīng)用乳液聚合開采石油洗滌劑第88頁/共113頁增溶作用的應(yīng)用在乳液聚合中的應(yīng)用

乳液聚合是使原料分散于水中形成乳狀液，在引發(fā)劑作用下進(jìn)行聚合。原料單體在表面活性劑水溶液中乳化，處于3種狀態(tài)：在乳狀液滴中，溶于水中，增溶于膠束中。使用水溶性引發(fā)劑時，在水相中引發(fā)反應(yīng)，聚合反應(yīng)在膠束中進(jìn)行，分散于水相中的乳狀液滴僅作為提供反應(yīng)原料的儲庫。第89頁/共113頁在石油生產(chǎn)中的應(yīng)用

借助增溶作用可提高石油的采收率，其有效辦法是將粘附在巖層砂石上的油“驅(qū)趕”出來，即所謂“驅(qū)油”。利用表面活性劑在溶液中形成膠束的性質(zhì)，將表面活性劑、助劑（醇類起促進(jìn)膠束形成作用）和油混合在一起，經(jīng)攪動，形成均勻的“膠束溶液”。該溶液能溶解原油，很好的潤濕巖層，遇水不分層，當(dāng)流過石巖層時能有效地洗下粘附在砂石上的原油，從而達(dá)到提高石油的采收的目的。第90頁/共113頁“泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。泡沫的形成及其穩(wěn)定性“泡沫”是氣體分散于液體中的分散體系。第91頁/共113頁ABC表面活性劑的起泡和穩(wěn)定作用第92頁/共113頁1表面張力2界面膜的性質(zhì)3表面張力的修復(fù)作用4表面電荷5泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散泡沫的穩(wěn)定性與那些條件相關(guān)呢？液膜的強(qiáng)度最重要。第93頁/共113頁由于泡沫中所含水分的冷卻效果，以及在火苗表面上覆蓋的泡沫層，膠束膜或凝膠層，使火苗和氧隔絕，而起到滅火作用。作為抗靜電整理劑，預(yù)防靜電火花點(diǎn)火源表面活性劑泡沫滅火應(yīng)用第94頁/共113頁洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對被清洗物體的潤濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。洗滌和去污作用

洗滌體系是復(fù)雜的多相分散體系，潤濕、滲透、吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物理的化學(xué)的過程……第95頁/共113頁加入表面活性劑后，憎水基團(tuán)朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明：第96頁/共113頁作為一良好的洗滌劑應(yīng)具備如下條件：良好的潤濕性能以使洗滌劑能與待清潔的表面緊密地接觸；具有將油垢移入本體溶液的能力；具有溶解或分散已被移去的油垢防止其重新沉積于固體表面或形成浮垢的能力。第97頁/共113頁表面活性劑在洗滌劑中具有兩個基本作用：一降低污垢與物體表面的結(jié)合力，具有促使污垢脫離物體表面的能力；二具有防止污垢再沉積的功能。表面活性劑在洗滌劑中的應(yīng)用第98頁/共113頁由于陰離子表面活性劑伴生泡沫豐富且脫脂力強(qiáng)，洗滌手感好，常用于絲毛織物和地毯及玻璃器皿的清洗。其使用缺點(diǎn)是對鈣鎂離子的作用較為敏感。在高硬度水中的去污力顯著下降。LAS是各類洗滌劑中使用范圍最廣用量最大的陰離子表面活性劑品種。由于目前多采用萬噸級的工業(yè)生產(chǎn)裝置，因此產(chǎn)品來源穩(wěn)定，價格較低。最常用的LAS是直鏈?zhǔn)榛交撬徕c。第99頁/共113頁涂料墨水改正液分散的作用感光材料納米材料鉆井泥漿油墨第100頁/共113頁絮凝的作用廢水、污水的處理聚丙烯酰胺共聚物陽離子絮凝劑丙烯酰胺第101頁/共113頁定義：能降低纖維間的摩擦系數(shù)，使纖維制品增加柔軟性的特殊表面活性劑；原理：纖維在使用某種含表面活性劑為主要成分的油劑后，表面活性劑的親水端排列在纖維的表面，纖維就具有良好的親水性，且減少了纖維表面的摩擦而產(chǎn)生柔軟平滑作用；柔軟平滑作用第102頁/共113頁第103頁/共113頁表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)和其與纖維之間的柔軟性關(guān)系（1）憎水基種類的影響要求是接近直鏈的16～18個碳的脂肪族鏈烴；表面活性劑被吸附在纖維上，疏水基向外整齊排列，摩擦發(fā)生在互相滑動的疏水基之間，易于滑動。（2）親水基種類的影響作用在于協(xié)助憎水基發(fā)揮作用；聚乙二醇非離子>陰離子>多