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1、1,第六章 乳状液,乳液的制备和性质,乳液类型的鉴别,影响乳液稳定性的因素,乳化剂的分类和选择,乳液的破坏,微乳液,多重乳液和液膜分离,2,第一节 概述,一、乳液定义,一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与其不相混溶的液体中构成的多相分散体系。 分散相粒子直径在0.110m之间。,乳化：指油水混合生成乳液的过程。 破乳：将乳液破坏，使油水分离。,二、特点,粗分散体系 热力学不稳定的多相分散体系,3,三、分类,1）O/W 分散相（内相）为油，分散介质（外相、连续相）为水。,2)W/O 分散相（内相）为水，分散介质（外相、连续相）为油。,3)多重乳液 有W/O/W、O/W/O两种类型。,为使乳液稳
2、定而加入的表面活性剂，叫乳化剂。,4,第二节 乳液的制备和物理性质,一、乳液的制备 按不同的标准有多类制备方法,1、按混合方式 机械搅拌 使用螺旋桨搅拌器,胶体磨,超声波乳化器,均化器,5,2、按乳化剂加入的方法,转相乳化法 将乳化剂加入油中，然后加入水，形成W/O乳液，继续加水，形成O/W乳液。,瞬间成皂法 将脂肪酸加入油中，将碱加入水中，然后混合，得到乳液（液滴小且稳定），只限于用皂作乳化剂的体系。,自然乳化法 将乳化剂加入油中形成乳油溶液，使用时，将乳油直接加入水中并搅拌，形成O/W型乳液。,6,轮流加液法 将水和油轮流加入乳化剂中，每次少量，形成O/W或W/O型乳液。,界面复合物生成法
3、 在油相加入一种乳化剂，在水相加入另一种乳化剂，当两相混合并剧烈搅拌时，两种乳化剂在界面上形成稳定的复合物。,7,二、影响分散度的因素,1、分散方法,2、分散时间,分散时间,液滴大小,8,3、乳化剂浓度,三、乳液的物理性质,1、液滴大小和外观,液滴大小与乳化剂浓度的关系,油酸钠浓度/mol/L,液滴直径/m,4、震荡频率,9,2、光学性质,3、黏度,光线,乳状液,光的反射（液滴d）,光的折射（液滴透明）,透过（液滴d），乳液透明,光的散射（液滴d略，外观半透明蓝色，面对入射光方向观察呈淡红色,可见光在0.40.8m,乳液d:0.110m，反射现象较显著。,主要由外相黏度决定。,对O/W乳液,1
4、0,4、电导,乳液的导电性能决定于外相，O/W型的电导率W/O型的。,11,第三节 乳液类型的鉴别和影响类型的因素,一、乳液类型的鉴别,1、稀释法 将数滴乳液滴入蒸馏水中，立即散开为O/W乳液，反之为W/O乳液。,2、染色法 滴加数滴水溶性染料于乳液中，若染成均匀的颜色，为O/W型，如内相被染色，则为W/O型。,3、导电法 O/W型导电性好，W/O型差。,12,检验水包油乳状液,加入水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相。,加入油溶性的染料红色苏丹，说明油是不连续相。,13,二、决定和影响乳液类型的因素,1、相体积 由立体几何知识，对水-油体系，相体积分数在0.260.74之间，W/O、O/W型
5、乳液都可形成。0.26、0.74只能得到一种乳液。,2、几何因素 乳化剂在油水界面吸附并形成紧密排列时，若其亲水基和疏水基体积相差很大，大的一端亲和的液相将构成乳液的外相，形成相应乳液。,14,4、乳化剂的溶解度,乳化剂溶解度大的一相构成乳液的外相，形成相应乳液。,3、液滴聚结速度 与乳化剂亲水基或亲油基占优势一侧亲和的液相将构成乳液的外相，形成相应乳液。HLB值小的乳化剂，亲油性强，形成W/O型乳液。,15,第四节 影响乳液稳定性的因素,一、乳液是热力学不稳定体系,加入表面活性剂，降低油-水界面张力，使稳定性加强。,二、影响因素 1、油-水界面膜的形成,加入表面活性剂后，在界面形成界面膜，膜
6、有一定强度，对分散相液滴起保护作用，使其在碰撞后不易合并。,16,2、界面电荷,O/W型乳液，阴离子表面活性剂使液滴带负电；阳离子表面活性剂使液滴带正电。由于静电斥力，使液滴分离。,3、乳液粘度,增加外相黏度，可减少液滴的扩散系数，导致碰撞频率和聚结速率降低，有利于乳液稳定。,4、液滴大小及其分布,液滴尺寸范围越窄越稳定，当粒子平均直径相同时，单分散的乳液比多分散的乳液稳定。,17,5、粉末乳化剂的稳定作用,许多固体粉末是良好的乳化剂，只有当它们处于O-W界面时才能起乳化剂的作用。,如果粉末被水润湿，就进入水相，完全被油润湿，就进入油相，都不能起乳化剂的作用。只有当粉末既能被水又能被油润湿，才
7、能停留在O-W界面上，起乳化剂的作用。,用接触角来衡量粉末的亲水和亲油性。,18,若粉末处于油水界面上，这时，固-油、固-水、油-水三个界面张力在三相接触处达到平衡。,当90，coss-o,粉末大部分在油相，其亲油性强，得到W/O型乳液。,当0,则s-ws-o,粉末大部分在水相，其亲水性强，得到O/W型乳液。,当=90，cos=0,则s-w=s-o,粉末在水相和油相各占一半，得不到稳定的乳液。,19,被水润湿的粉末（SiO2、氢氧化铁、铜锌铝等的碱式硫酸盐）易形成O/W乳液。,炭黑、煤烟、松香等易被油润湿的粉末易形成W/O乳液。,粉末乳化剂的作用：粉末集结在油-水界面上，形成坚固的界面膜，对液
8、滴起保护作用，使乳液稳定。,20,第五节 乳化剂的选择与分类,一、乳化剂的分类,1、合成表面活性剂,2、高聚物乳化剂 降低表面张力的性能有限，但能吸附在油-水界面上，改进膜的机械性能，增加分散相和分散介质的亲和力，提高乳液的稳定性。,3、天然产物,天然乳化剂乳化性能差，需与其他乳化剂配合使用。但他们无毒且有益，常用于医药和食品。,4、固体粉末,21,二、乳化剂的选择,1、选择乳化剂的一般原则,大多有良好的表面活性，能降低表面张力，在欲形成的乳液外相中有良好的溶解能力。,乳化剂在油水界面上能形成稳定和排列紧密的凝聚膜。,水溶性和油溶性乳化剂混合使用的乳化效果更好。,乳化剂能适当增大外相黏度，减小
9、液滴的聚结速度。,满足乳化体系的特殊要求。,成本最低，工艺简单。,22,2、选择乳化剂的常用方法,1）HLB法,原则：乳化体系所需HLB值与乳化剂的HLB值尽可能一致。,确定被乳化体系所需的HLB值,选择一对HLB值相差较大的乳化剂按不同比例混合，得不同HLB值的系列混合乳化剂。,用这些混合乳化剂分别乳化被乳化体系，测定乳化效率。,以乳化效率对乳化剂的HLB值作图，得钟形曲线。,23,曲线最高点相应的HLB值即为被乳化体系所需HLB值。,混合乳化剂的HLB值,最佳混合乳化剂的选择,多选择几对乳化剂混合，使各混合乳化剂的HLB值与被乳化体系所需HLB值相等。,用这些混合乳化剂乳化指定体系，测定乳
10、化效率。,乳化剂的效率,乳化效率最好的混合乳化剂为相对最佳乳化剂。,24,例：已知将甲苯乳化成O/W型乳状液，需乳化剂之HLB值为12.5。今有4%油酸钠和4%的Span 20 水溶液。问欲配制10 mL HLB=12.5之混合乳化剂液，需取上述油酸钠和Span 20 溶液各多少毫升？（油酸钠HLB=18，Span 20 的HLB=8.6）,25,解：混合乳化剂的HLB值由构成混合乳化剂的二乳化剂各自的HLB值和它们在混合乳化剂中所占质量分数计算,现混合体积10mL,取酸钠4.2mL,Span 20 5.8mL混合。,26,2）PIT法,非离子表面活性剂的亲水亲油性质随温度变化。在转相温度（P
11、IT）下，乳化剂的亲水亲油性质正好平衡。计为THLB。,表面活性剂的亲水链越长，PIT越高。,THLB=K油（NHLB-N油）,THLB随HLB值增加而提高。,对O/W乳液，乳化剂的THLB应比乳液保存温度高2060 。,对W/O乳液，乳化剂的THLB应比乳液保存温度低1040 。,27,由一种非离子乳化剂、A、B两种油及水组成的乳液。其THLB为：,28,由两种非离子乳化剂、油及水组成的乳液。其THLB为：,29,用PIT法选择非离子表面活性剂作乳化剂的步骤：,取等量的油相和水相，加入3%5%的表面活性剂不断振荡，制备乳液。,在加热下，观察乳液由O/W转变为W/O时的温度。即为PIT。,对相
12、同油相，要制备O/W乳液应选择PIT比乳液保存温度高2060 的表面活性剂作乳化剂。,对相同油相，要制备W/O乳液应选择PIT比乳液保存温度低1040 的表面活性剂作乳化剂。,30,第六节 乳液的变型与破乳,一、乳液的变型,变型的机理,二、影响变型的因素,1、乳化剂类型,在钠皂稳定的O/W型乳液中加入钙、镁或钡等2价阳离子Me2+，能使乳液变型为W/O型。,2钠皂+Me 2+ 2价金属皂+2 Na+,只有当Me2+的数量相当大时，才能使乳液变型。当钠皂与2价金属皂的数量相当时，乳液是不稳定的。,31,2、相体积比,某些体系当内相体积在74%以下时，体系稳定，如继续加入内相物质使其体积超过74%
13、，乳液会变型。,3、温度,例：由混合乳化剂脂肪酸和脂肪酸钠稳定的W/O型乳液升温后，由于脂肪酸在油相的溶解度升高，使界面膜中脂肪酸减少，易变成由脂肪酸钠稳定的O/W型乳液。,4、电解质,32,三、乳液的破坏,将水和油分离的过程叫破乳。,乳液不稳定的表现有：分层、聚集和破乳。,乳液稳定的主要原因是有具有足够机械强度的保护膜。使保护膜削弱的因素都有利于破乳。,1、化学法,在乳液中加入反型乳化剂，可以破乳。,在稀乳液中加入电解质能降低电位。减少乳化剂在水中的水化度，可以破乳。,33,2、顶替法,在乳液中加入表面活性大的物质，它们吸附到油-水界面将原来的乳化剂顶走，而它们本身不能形成坚固的膜，导致破乳
14、。,3、电破乳法,常用于W/O型乳液的破乳。采用高压交流电。作用机理是：极性的乳化剂分子的电场中随电场转向，削弱保护膜的强度；水滴极化后，水滴相互吸引，形成水串，当电压升至某一值时，小水滴瞬间聚集成大水滴，由重力分离出来。,34,4、加热法,升温一增加乳化剂的溶解度，削弱膜的强度。二降低外相的黏度，有利于增加液滴碰撞的机会，有利于破乳。,5、机械法,包括离心分离、泡沫分离、蒸馏、过滤等。,泡沫分离利用起泡使分散的油滴附在泡沫上被带到水面而分离。适用于O/W型乳液的破乳。,35,第七节 微乳状液,一、定义,由水、油、表面活性剂和助活性剂等四个组分以适当比例自发形成的透明或半透明的稳定体系，叫微乳
15、状液。简称微乳液或微乳。,二、微乳液的微观结构,有W/O、O/W和双连续相三种结构。,三、助表面活性剂的作用,36,1、降低界面张力,对单一表面活性剂，当其浓度增大至CMC后，界面张力不再降低，加入助表面活性剂后，使界面张力继续降低。,某些离子表面活性剂能使油水界面张力降至0.01mN/m以下，因而不需助表面活性剂也能形成微乳液。非离子表面活性剂在HLB值附近也具有此性能。,2、增加界面膜流动性,助表面活性剂可增加膜的柔性，使界面易流动，减少微乳生成所需弯曲能，使微乳液滴易于生成。,37,3、调节表面活性剂的HLB值,三、微乳形成机理,1、增溶理论,2、混合膜理论,在表面活性剂胶束水溶液中加入
16、油，油被增溶，进入胶束的油量增加，胶束溶胀变成小液滴微乳形成。,在油水界面形成了油膜和水膜，膜两侧的界面张力不相等，导致膜弯曲，形成内-外相。,38,四、微乳液的制备,微乳形成时不需要外力，主要是匹配体系中的各组分。,采用HLB法、PIT法、表面活性剂分配法、盐度扫描法来寻找这种匹配关系。,体系中油的成分、油-水体积比、表面活性剂与助表面活性剂的比例及浓度确定后，由低往高改变体系中的盐度。先后得到Winsor 、Winsor 、Winsor 三种状态。,盐度扫描法,39,Winsor 指O/W型微乳液和剩余油达到平衡的状态； Winsor 指中相微乳液与剩余油及剩余水达到三相平衡状态； Winsor 指W/O型微乳液和剩余水达到平衡的状态。,利用盐度扫描法，改变体系中其他组分，也能使微乳液的相态发生变化。从中寻找合适的匹配关系。,40,五、微乳液的性质,1、光学性质,澄清、透明或半透明的分散
