精細(xì)化學(xué)品合成表面活性劑

精細(xì)化學(xué)品合成表面活性劑第1頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二乳化的概念、乳液的類(lèi)型與鑒別乳狀液的制備方法乳狀液的穩(wěn)定性表面活乳化劑的選擇第二節(jié)乳化作用第2頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、乳狀液的制備方法

乳狀液的制備是將一種液體以液珠形式分散到另一種與之不相溶的液體中。因此在制備過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生巨大的相界面，體系界面能大大增加，而這些能量需要外界提供。為了制備穩(wěn)定性好的乳狀液，需要采取適當(dāng)?shù)娜榛椒ê腿榛O(shè)備。

按照不同的加料方式，常用的乳化方法有以下幾種：

1.水中乳化法2.油中乳化法（轉(zhuǎn)相乳化法）

3.混合膜生成法4新生皂法

5兩相交替加入法第3頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

1.水中乳化法(emulsifierinwatermethod)

又稱(chēng)濕膠法，將乳化劑直接溶于水中，在激烈攪拌下將油加入。此法可直接生產(chǎn)O/W型乳狀液。若繼續(xù)加油，體系會(huì)發(fā)生變型，得到W/O型乳狀液。此法常用于親水性強(qiáng)的乳化劑，直接制成O/W型乳狀液比較合適。制得的乳狀液顆粒大小不均，穩(wěn)定性較差。為改善它的性能，常將制得的乳狀液用膠體磨或均化器進(jìn)行處理。

油初乳水＋乳化劑乳劑稀釋第4頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.油中乳化法（PIT轉(zhuǎn)相乳化法）

又稱(chēng)干膠法，將乳化劑加入油相，在激烈攪拌下加入水，水以細(xì)小的水珠分散在油中，形成W/O型乳狀液。繼續(xù)加水至體系發(fā)生變型，油由外相轉(zhuǎn)至內(nèi)相，得到O/W型乳狀液。此法得到的乳狀液顆粒均勻，穩(wěn)定性好。水初乳油＋乳化劑乳劑稀釋第5頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

3.混合膜生成法

使用混合乳化劑，一個(gè)親水，另一個(gè)親油，將親水乳化劑溶于水中，親油乳化劑溶于油中。在劇烈攪拌下，將油水混合，兩種乳化劑在界面上形成混合膜。混合乳化劑如：十二烷基硫酸鈉與十二醇，十六烷基硫酸鈉與十六醇（或膽甾醇）等，此法制得的乳狀液很穩(wěn)定。

第6頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

4.瞬間成皂法（nascentsoapmethod）將油相（如植物油含少量硬脂酸、油酸等有機(jī)酸）和水相（含堿如氫氧化鈉、氫氧化鈣或三乙醇胺）在一定溫度混合時(shí)（發(fā)生皂化反應(yīng)），兩相界面上生成的新生皂類(lèi)作為乳化劑產(chǎn)生乳化的方法。適用于乳膏劑的制備。

+Ca(OH)2→二價(jià)皂→W/O型乳劑

+KOH、NaOH、三乙醇胺→一價(jià)皂→O/W乳劑

第7頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

5.兩相交替加入法(alternateadditionmethod)

向乳化劑中每次少量交替地加入水或油，邊加邊攪拌，即可形成乳劑。天然膠類(lèi)、固體微粒乳化劑等可用本法制備乳劑；乳化劑用量較多時(shí)，適合使用本法。

第8頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二①乳化攪拌機(jī)②均質(zhì)器③膠體磨④超聲波乳化裝置常用乳化設(shè)備膠體磨示意圖第9頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二乳化設(shè)備和混合方式加料方式溫度（包括乳化溫度和乳化后溫度）乳化劑用量乳化時(shí)間攪拌速度冷卻的方式

影響乳化的因素：第10頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

四、乳狀液的穩(wěn)定性

乳狀液是否穩(wěn)定，與液滴間的聚結(jié)密切相關(guān)，而只有界面膜破壞或破裂，液滴才能聚結(jié)。

1.界面張力

乳狀液中，一種液體高度分散于另一種與之不相混溶的液體中，這就極大增加了體系的界面，也就是要對(duì)體系做功，增加體系的總能量。這部分能量以界面能的形式保存于體系中，這是一種非自發(fā)過(guò)程。因此，乳狀液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。第11頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二降低表面張力降低油、水兩相表面張力和表面自由能制備乳劑時(shí)不必消耗更大的能量穩(wěn)定的乳劑分散分散相乳化劑分散介質(zhì)放置攪拌乳劑保持一定的分散狀態(tài)和穩(wěn)定性。第12頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.界面膜的性質(zhì)

當(dāng)表面活性劑濃度較低時(shí)，界面膜強(qiáng)度較差，形成的乳狀液不穩(wěn)定。表面活性劑增加到一定濃度，能夠形成致密的界面膜，膜的強(qiáng)度增大，液珠聚結(jié)時(shí)受到的阻力增大，這時(shí)的乳狀液穩(wěn)定性較好。表面活性劑分子的結(jié)構(gòu)對(duì)膜的致密性也有一定影響，直鏈型在界面上的排列較支鏈型緊密，形成的膜強(qiáng)度更大。第13頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.界面電荷

大部分穩(wěn)定的乳狀液都帶有電荷。以離子型表面活性劑作為乳化劑時(shí)，乳狀液液滴必然帶電。表面活性劑在界面吸附，親油基在油相，親水基在水相，與無(wú)機(jī)反離子形成擴(kuò)散雙電層。由于乳狀液液滴帶有相同電荷，液滴接近時(shí)會(huì)相互排斥，從而防止液滴聚結(jié)，提高乳狀液的穩(wěn)定性

第14頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二4.分散介質(zhì)的黏度

乳狀液分散介質(zhì)的黏度越大，分散相液滴運(yùn)動(dòng)速度越慢，有利于乳狀液的穩(wěn)定。因此，許多能溶于分散介質(zhì)中的高分子物質(zhì)常用來(lái)作增稠劑，以提高乳狀液的穩(wěn)定性。同時(shí)，高分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）還能形成較堅(jiān)固的界面膜,增加乳狀液的穩(wěn)定性。

第15頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二加速老化法高速離心法循環(huán)凍融法乳液穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法第16頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.2.增溶作用

增溶作用：表面活性劑在水溶液中達(dá)到CMC值后，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，形成透明膠體溶液，這種作用稱(chēng)為增溶(solubilization)。第三章表面活性劑理論第17頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二增溶作用的方式:1聚氧乙烯型SA親水基部分的分子鏈較長(zhǎng)，在水中呈卷曲狀態(tài)，有機(jī)物可以被包裹在其中,被增溶物被束縛在膠束外表面的聚氧乙烯分子鏈上，被增溶物被聚氧乙烯鏈纏繞。如苯，苯酚第18頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2離子型表面活性劑（a）被增溶物進(jìn)入膠束內(nèi)部，膠束內(nèi)部可認(rèn)為是單純的烴類(lèi)化合物，根據(jù)相似相容原理，簡(jiǎn)單的一些非極性烴類(lèi)物質(zhì)可以溶于其中，如苯，乙苯，正庚烷。（b）對(duì)于一些極性有機(jī)物可以在膠束中與表面活性劑分子相間并列分布。（c）親水性被增溶物被吸附于膠束表面第19頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

(1)空間因素:指膠束提供的容納增溶物的可用空間大?。?/p>

(2)能量因素:是增溶物進(jìn)入膠束引起體系能量變化的影響。表面活性劑結(jié)構(gòu)、增溶物結(jié)構(gòu)、有機(jī)添加劑、溫度等會(huì)對(duì)空間和能量產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響增溶能力。

影響增溶能力的因素第20頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.4

潤(rùn)濕與分散3.4.1濕潤(rùn)過(guò)程潤(rùn)濕是指固體表面的氣體或者液體被另一種液體取代的過(guò)程，通常潤(rùn)濕是指用水或者水溶液將液體或者固體表面的空氣取代，能增強(qiáng)這以取代能力的物質(zhì)稱(chēng)為潤(rùn)濕劑。潤(rùn)濕程度通常是以固-液界面之間的接觸角來(lái)衡量第21頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.4.1接觸角與濕潤(rùn)過(guò)程在氣、液、固三相交界點(diǎn)，氣-液與氣-固界面張力之間的夾角稱(chēng)為接觸角，通常用q表示。第22頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二習(xí)慣上人們更常用接觸角來(lái)判斷液體對(duì)固體的潤(rùn)濕

θ＜90o

潤(rùn)濕；θ＞90o不潤(rùn)濕；θ=00或不存在完全潤(rùn)濕；θ=180o完全不潤(rùn)濕。3.4.1接觸角與濕潤(rùn)過(guò)程第23頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.4.2分散作用

分散是指內(nèi)相為不溶性微粒分布在外相為液體或半固體中組成的粗分散體系——懸浮液。由分散相、連續(xù)相、分散劑組成。

分散劑是一種在分子內(nèi)同時(shí)具有親油性和親水性兩種相反性質(zhì)的界面活性劑?？删环稚⒛切╇y于溶解于液體的無(wú)機(jī)，有機(jī)顏料的固體顆粒，同時(shí)也能防止固體顆粒沉降和凝聚，形成安定懸浮液所需要的藥劑。

3.4

潤(rùn)濕與分散第24頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.4

潤(rùn)濕與分散第25頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.4.3

表面活性劑在分散過(guò)程中的應(yīng)用表面活性劑吸附于固體顆粒的表面，使凝聚的固體顆粒表面易于濕潤(rùn)。

粒子團(tuán)的分散或者裂碎。表面活性劑可以減小液體在固體的接觸角，毛細(xì)上升現(xiàn)象促使粒子團(tuán)分散使體系均勻，懸浮性能增加，不沉淀，使整個(gè)體系物化性質(zhì)一樣第26頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.5泡沫與消泡

“泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。即：氣體分散在液體中的一種分散體系。氣體是分散相，流體是分散介質(zhì)。表面活性劑和水可以形成一定強(qiáng)度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，這種表面活性劑稱(chēng)為起泡劑（foamingagent）。

3.5.1起泡劑的定義第27頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二起泡劑分子在氣泡表面定向排列以后，當(dāng)兩個(gè)氣泡接觸碰撞時(shí)，中間墊著兩層起泡劑分子及它們極性基的水化層，因此氣泡較難兼并，小氣泡容易保存下來(lái)，同時(shí)小氣泡比大氣泡更能經(jīng)受外力的振動(dòng)，其穩(wěn)定性更強(qiáng)。3.5.1起泡劑的作用原理第28頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面張力表面電荷表面黏度液體的黏度3.5.2影響泡沫穩(wěn)定性的因素第29頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面張力的修復(fù)作用。液膜具有一定彈性。氣泡受到外力作用變形時(shí)，泡壁界面也增大，就引起氣泡表面層起泡劑分子濃度降低，而氣液界面的表面張力則顯著增大，這種表面張力的增大一方面有利于約束氣泡內(nèi)氣體分子向外沖出，另一方面使氣泡產(chǎn)生較大的收縮力，克服了使氣泡發(fā)生破裂的外力。第30頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二起泡能力和泡沫穩(wěn)定性是兩個(gè)概念。有些表面活性劑的起泡能力較好，但生成的泡沫的穩(wěn)定性不一定好，此時(shí)可加入穩(wěn)泡劑來(lái)改善泡沫的穩(wěn)定性。起泡劑主要是各種表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉和十二胺的鹽酸鹽等。而蛋白質(zhì)、明膠、炭末和礦粉對(duì)泡沫也有良好的穩(wěn)定作用。3.5.2.3穩(wěn)泡劑及泡沫穩(wěn)定性起泡劑通常有較強(qiáng)的親水性和較高的HLB值，在溶液中可降低溶液的界面張力而使泡沫穩(wěn)定。第31頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二在產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫情況下，加入