《药剂文献翻译》由会员分享，可在线阅读，更多相关《药剂文献翻译（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有复乳的形成的彻底转相：制备优良乳剂的先决条件F. Jahanzada, Gordon Crombieb, Robert Innesb, Shahriar Sajjadic,a 英国 SE1 0AA 伦敦南方银行大学化学和石油钻采工程部。b 英国 LE11 3TU 莱斯特郡，拉夫堡大学化学工程部。c 英国 WC2R 2LS 伦敦海滨，伦敦皇家学会工程部。摘要: 本论文通过典型的含有非离子表面活性剂的 o/w 型乳剂的制备研究了在 怎样的条件下彻底转相法制备出的乳剂比传统直接乳化法更优。表面活性剂浓度 较高时，CPI法制备过程中会伴随有复乳的形成，可制备出比直接乳化法粒径更 小的乳剂。在这种情况
2、下乳滴主要在转相前乳剂内水相高效乳化，然后释放到转 相后的连续相中。表面活性剂浓度较低时，复乳形成很有限，两种方法制备的乳 剂粒径相似。结果表明内相的乳化作用是转相法制备优良乳剂的先决条件。关键字：乳化作用；CPI转相法；乳滴粒径；复乳1 背景介绍乳剂是一种不稳定的剂型，不能自发形成。表面活性剂一方面可以在分散相 和连续相表面形成保护膜起到稳定乳剂的作用,另一方面还可吸附在油水液液界 面上发挥降低油水界面张力的作用。制备乳化剂的传统方法是直接乳化，在这种 方法中，将对表面活性剂溶解度更大的相先加入到容器中做连续相，然后加入第 二相做分散相。通过这种直接乳化法制备的普通乳在乳化过程中保持动力学稳
3、定 性并且符合 Bancroft 规则。根据 Bancroft 规则表面活性剂溶解度更大的相会成为 连续相。另一可供选择的方法是转相乳化法。相转变是一个 o/w 型乳剂转化成 w/o 型乳剂或 w/o 型乳剂转化成 o/w 型乳剂的过程。转相有两种类型：过渡性转相和 彻底转相。过渡性转相的发生要求表面活性剂的亲和性要发生变化，亲和力变化 可通过改变温度或恒温改变表面活性剂混合剂组成实现。表面活性剂对各相的亲 和力通常用HLB衡量。HLB值反映表面活性剂的亲水亲油程度。改变HLB值可使 表面活性剂按变化的方向更多地进入水相或油相。正常情况下单一的表面活性剂 不具备保持乳剂稳定性所需的HLB值。有
4、不同HLB值的表面活性剂混合使用则能 有效降低表面张力增加乳剂稳定性。越低的表面张力代表越小的破乳阻力和更好 的乳剂质量。彻底转相乳化法往往发生于表面活性剂对分散相有更高亲和力的反常乳剂。 反常乳剂不符合 Bancroft 规则，且极不稳定。要想维持反常乳剂的动力学稳定性 则必须有充分的搅拌。在彻底转相化的过程中，在反常乳剂转变为其相反的剂型 之前其不稳定性会不断提高。彻底转相法由增加乳滴合并率引发。不断加入分散 相增加分散相的有效体积比或不断搅拌乳剂都可以提高乳滴合并率。彻底转相化法制备出的乳剂一般都会比传统直接乳化法制备的乳剂更为优 良。近年来彻底转相化法成为深入研究的主题。有趣的是尽管有
5、这些努力，灾难 性转相化法优良乳剂形成的机制却还不清楚。这篇文献比较了灾难性转相化法和 传统的转相法这两种乳剂制备技术制备优良乳剂的能力，并探索了灾难性转相化 法的最佳制备条件。实验中用到了环己烷和水在混合非离子表面活性剂作用下制 备的乳剂模型。2 实验部分2.1化学试剂环己烷（Aldrich）做油相。中等分子量的聚异丁烷由英国石油提供（商品名 为 Indopol H-7，平均分子量：440,密度 871 kg/m3, 100 C 粘度：13 cSt）。 实验用到来自希腊奥德里奇两个级别的非离子表面活性剂，商标为 lgepal. Igepal 520（NPE5）HLB=10,油溶性。Igepa
6、l 720（NPE12）HLB=14.2，水溶性。在整 个实验中所用的蒸馏水是含0.50wt%氯化钾的蒸馏水。2.2. 仪器实验在体积为250 cm3、直径7cm、有夹套的玻璃反应瓶中进行。叶片直径4cm 的四叶片涡轮机设定转速为500 rpm。有四个间隔角度为90。的挡板协助混合。乳 化温度在常温25 oC下进行。实验通过用电导计记录导电性的变化来监测转相。 水相中加入氯化钾来增加导电性提高转相探测的灵敏性。O/W型乳剂的粒径用犁 刀LS130激光衍射粒度仪测定。.转相前后乳滴形态的观察用的是配有摄像机的光 学显微镜。2.3. 乳化目标目标乳剂是以环己烷为油相、水为水相、油水体积比为 1:1
7、（即水的体积分 数fw=0.50）的o/w型乳剂。实验中所有乳剂制备时都是50ml的蒸馏水和50ml 的环己烷混合。HLB值在11-16之间有利于o/w型乳剂的形成。实验采用了不同 的表面活性剂浓度。对于该实验而言最佳HLB约为10.50，此值附近界面张力极 低。本实验将目标乳剂的HLB值设定在11.5, 12, 13和14.2，比最佳HLB值 大。指定的HLB值通过改变混合表面活性剂中NPE5和NPE12的比例来达到，具 体的实验操作就是改变它们的用量。2.4. 实验方法实验制备o/w型目标乳剂采用了直接乳化法和转相乳化法。两种乳化方法都 是先在容器中加入一相，然后逐步加入另一相，加入另一相
8、的方法是每次加入 10ml，每隔10min加一次，直至两相体积比为1:1。2.4.1. 直接乳化法直接乳化法即乳化剂在水相中的乳化方法，将表面活性剂加入到连续相（水） 中，分散相（环己烷）则逐步加入到水相中制备o/w乳剂。2.4.2CPI 乳化法这种方法是乳化剂在油相中的乳化方法。将乳化剂加入到预期的油相（环己 烷）中，然后在环己烷中逐步加入预期的连续相（水）。这种方法制备出的乳剂 开始是 w/o 型，在临界点转相变成 o/w 型。如果 50min 之后第二相加入完全时转 相还没发生，就要采取停止搅拌器 10s 钟然后继续搅拌的措施来诱导转相。3 结果和讨论3.1CPI 法与直接乳化法最终乳剂
9、粒径的比较图 1- 通过直接和 CPI 乳化法制备的目标乳剂乳滴的 d32 对表面活性剂 HLB 值作 图，其中(a)表面活性剂浓度为l.Owt%, (b)表面活性剂浓度为3.0wt%, (c) 表面活性剂浓度为 5.0wt%，图1比较了通过直接乳化法和CPI法制备的乳剂中油滴的Sauter平均直径 (d32)与表面活性剂HLB值和浓度的关系。对两种制备方法而言，油滴的d32 都会随表面活性剂浓度的增加而减小。通常，乳剂平均粒径越小，粒径分布就越 集中。表面活性剂浓度较低时两种方法制备的乳剂粒径没有区别，浓度提高到3.0wt%时，CPI制备的乳剂粒径显著减小。表面活性剂浓度在5.0wt%且有较
10、低 HLB 值时， CPI 法制备效果最好。可以从该结果中得出结论：表面活性剂浓度越 高， CPI 值得的乳剂粒径越小。在给定的表面活性剂浓度下， HLB 值越小，两种 方法的制备效果差别越大，但在很低的 HLB 值时几乎无差别。3.2. 内相乳化：制备优良乳剂的关键CPI 法中乳剂形态的转化比较复杂。分散相乳滴极不稳定，表现出很高的合 并的趋势，搅拌一旦中止很容易产生相分离。因乳滴的不稳定性产生了复合乳滴， 该现象可以用离线显微镜观察到，但难度很大。需要注意的是CPI过程中复乳的 形成过程已通过传统方法依据乳剂的电导率随时间的变化推知。为了观察到乳剂 形态的演变过程,我们用PIB做连续相。研
11、究表明粘性介质可以抑制乳滴的合并， 从而提高乳剂的稳定性，这样乳滴的形态的观察和粒径的测量就能通过显微镜准 确地进行。图2-CPI制备过程中典型的水/PBI乳剂乳滴的粒径和形态的演变，(a) 1.0 min,(b) 5.0 min, (c) 10.0 min, (d) 20 min, (e) 30 min, and (f) 60mi水/PBI 型乳剂，水升温体积分数=20 vol%, 5.0wt%NPE12存在于油水两相中，rpm= 500, T=60 C.乳化在不断搅拌下(500 rpm)水不断加入PBI的过程中开始发生，乳滴的 形态在不同的时间内被监测到)图2显示在CPI制备过程中转相前典
12、型的水/PBI (w/o)型反常乳剂乳滴的 粒径和形态的演变。o/w/o复乳乳滴通过水滴包入油相形成。这个过程之所以发 生是因为在水相中有水溶性表面活性剂。布鲁克斯和里士曼清楚地证明了复乳的 形成是彻底相转变的先决条件。相转变是因为足够的连续相油滴被包入分散相水 滴中，从而达到了水分散相重新变为连续相所需要的有效体积分数。随分散相中 复乳粒径不断增加，对分散相而言相转变就成为其最终命运。转相时间或者所谓 的转相滞后时间可以理解为足够的连续相乳滴被包封人分散相达到分散相所需 的有效体积分数的时间。图3-水/PBI乳剂在(a) S = 1.0wt%， HLB= 14.2; (b) S = 5.0w
13、t%，HLB= 14.2; (c) S = 5.0wt% and HLB= 11.5三种条件下的状态状态(实验条件见表 1 的说明。这组显微图与不同的混合时间对应，有不同的放大倍数)。实验证明包合的程度取决于表面活性剂的浓度。表面活性剂浓度为 0.2wt% 时，仅有极少数的水滴包合了很大的油滴。浓度为O.lwt%包合油滴的水滴也占 很小比例，且被包合的油滴相对更大（如图 3a 所示）。包合程度随表面活性剂的 浓度的增加而增大，图3b显示水相中表面活性剂浓度0.5wt%时，内水相能从油 相中包入大量小粒径油滴。被包入油滴的粒径会在表面活性剂HLB值达到最佳时表 4-转相时间对表面活性剂浓度和 H
14、LB 作图（水平点代表的是不同时间水相在 乳剂中的体积分数）表 4 显示转相时间随表面活性剂浓度的增加而缩短，由此可推出环己烷-水 体系中衡量包合程度的指标。这和先前一个证明了转相滞后和复乳形成随表面活 性剂浓度降低而减弱的研究一致。由表4还可推知对于表面活性剂浓度在3.0wt% 和5.0wt%的乳剂，转相在剩余的水加到乳剂中制成fw=0.50的目标制剂之前发 生。需要指出的是我们没有探索10.50-11.50范围内的接近最佳值的HLB值。水 相中大量表面活性剂的存在会引起更大程度的包封，这种包封程度的增加能使分 散相的包封更快达到临界点从而加速转相。HLB=11.5接近最佳HLB值，此时转
15、相时间最短。注意水相不断被加入混合容器中因此fw是随时间不断变化的（如图 4）(a)6090120150Time (min)mlispHLB 14.2*13 12 an.5030120150GO90Time (min)表 5- 不同表面活性剂浓度和 HLB 时，转相后乳滴粒径变化过程。表5 反映的是转相后油滴粒径随时间变化的规律。零时刻指的是乳剂转相混 合后那一时刻的时间。根据表5，在低表面活性剂浓度时，乳滴粒径在降低到稳 定粒径期间会出现一个与传统乳化法相似的过渡期。随浓度的增加和 HLB 值的降 低过渡期所经历的时间会缩短。HLB=11.5 （接近最佳HLB值）时，几乎没有过渡期，整个混合
16、过程粒径保持恒定。这表明乳滴在转相前就已经经历了过渡期，只是在相转化点时释放到水连续相中。Time （min）表6-在不同表面活性剂浓度下（HLB=14.2）, CPI法转相后（o/w乳剂）的粒径 变化和传统乳化法的粒径变化的比较。表6 比较了传统乳化法和 CPI 转相后粒径变化的区别。该时间段内两种方法 制备的乳剂都处于 o/w 的状态。在高表面活性剂浓度条件下，两种方法在过渡期 和稳定阶段乳滴粒径的变化均表现出很大的不同。从表 6 中可以很明显的看出， 对于CPI途径而言乳滴在水滴中就已经通过内相乳化作用形成了，相转化的过程 仅是这些种子乳滴被释放到水连续相中。两种方法制备的乳剂乳滴动力学差异随 表面活性剂浓度的降低而减小。表面活性剂浓度为0.20wt%时，乳滴
