第七章微乳化技术
《微乳化技术及应用》课件
微乳化技术的形成机制
微乳化技术的形成机制主要包括热力学平衡和动力学稳定性两个方面。
在热力学平衡方面，微乳状液的形成是自发过程，能够降低界面张力，减小自由能，使体系更加稳定。
在动力学稳定性方面，微乳状液的形成需要克服表面张力和黏性阻力等阻力，通过机械搅拌、超声波振 动等方式可以增加能量输入，促进微乳状液的形成。
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• 微乳化技术简介 • 微乳化技术的应用领域 • 微乳化技术的优势与挑战 • 微乳化技术的发展趋势 • 微乳化技术的前沿研究
01
微乳化技术简介
微乳化技术的定义
微乳化技术是指将两种或多种不相溶 的液体通过特定的技术手段，制备成 粒径在纳米级别的均匀、稳定的乳状 液。
生物相容性良好的微乳化体系研究
生物相容性材料的选择
研究如何选择和设计具有良好生物相容性的 材料，用于构建安全、无毒的微乳化体系。
生物相容性微乳化体系的 应用
在药物传递、生物医学工程等领域，生物相 容性良好的微乳化体系具有广泛的应用前景
，如用于药物载体、组织工程等。
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和美白效果。
医药领域
利用微乳化技术包覆药物，实现药物 的靶向输送和控释，提高药物的疗效
和降低副作用。
食品工业
将微乳化技术应用于食品添加剂的制 备，改善食品口感、提高食品品质和 稳定性。
石油化工
将微乳化技术应用于燃料油和润滑油 的制备，提高油品的性能和稳定性。
微乳化技术的未来展望
加强基础研究
深入探究微乳化现象的机理和影响因素，为新型 微乳化技术的研发提供理论支持。
微乳法知识概述
微乳法1. 几个根本名词、术语自1943 年Hoar 和Schulman 觉察热力学稳定的油-水-外表活性剂-助外表活性剂均相体系并于1959 年正式定名为微乳液(microemulsion)以来，微乳的理论和应用争论都获得了长足的进展，使微乳成为界面化学的一个重要并且是格外活泼的分支。
目前微乳化技术已渗透到日用化工、精细化工、石油化工、材料科学、生物技术以及环境科学等领域，成为当今国际上热门的、具有巨大应用潜力的争论领域。
※ 1.1 外表活性剂(surfactant)从分子构造看，这类化合物由非极性的“链尾”和极性的“头基”两局部组成。
非极性局部是直链或支链的碳氢链或碳氟链，它们与水的亲和力极弱，而与油有较强的亲和力，因此被称为憎水基或亲油基(hydrophobic or lipophilic group)。
极性头基为正、负离子或极性的非离子，它们通过离子-偶极或偶极-偶极作用与水分子猛烈相互作用并且是水化的，因此被称为亲水基(hydrophilic group)或头基head groups。
这类分子具有既亲水又亲油的双亲性质，因此又称为双亲分子。
由于双亲性质，这类物质趋向于富集在水/空气界面或油/水界面从而降低水的外表张力和油/水界面张力，因而具有“外表活性(surface activity); 在溶液中，当浓度足够大时，这类双亲分子则趋向于形成聚拢体，即“胶团”或“胶束”(micelle)。
这两个过程即分别是所谓的吸附(adsorption)和胶团化(micellization) 过程。
这种能产生吸附和胶团化的物质统称为“外表活性剂”，同时还被称为“双亲物质(amphiphile 〕等。
另一类具有类似构造的物质，如低分子量的醇、酸、胺等也具有双亲性质，也是双亲物质。
但由于亲水基的亲水性太弱，它们不能与水完全混溶，因而不能作为主外表活性剂使用。
通常它们(主要是低分子量醇)是与外表活性剂混合组成外表活性剂体系，因而被称为助外表活性剂。
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提高石油的采收率
01
微乳化技术可以将表面活性剂 和其他化学剂以微小的液滴形 式分散在石油中，降低油水界 面张力，提高石油的流动性。
02
微乳化技术可以改善油藏的润 湿性，提高油藏的渗透性，从 而提高石油的采收率。
03
微乳化技术可以降低石油中的 杂质含量，提高石油的质量和 纯度。
降低燃料的毒性
微乳化燃料能够降低燃料中的有害物质含量，如硫、氮等，从而减少燃烧 产生的有害气体和颗粒物。
随着环保意识的提高，绿色、环保的微乳化产品将越来越受到市 场的青睐。Βιβλιοθήκη 感谢观看THANKS
农药和医药行业
在农药和医药行业中，微乳化技术主 要用于制备高效、低毒、环保的农药 和药物制剂，提高药物的生物利用度 和药效。
在医药领域，微乳化技术还可用于制 备靶向药物、纳米药物等新型药物制 剂，提高药物的疗效和降低副作用。
通过微乳化技术，可以将农药或药物 包裹在微小的液滴中，从而提高药物 的靶向性和稳定性，减少药物对非目 标生物的毒性。
燃料和石油工业
01
在燃料和石油工业中，微乳化技术主要用于提高燃料的燃 烧效率、降低污染物排放和提高石油采收率。
02
通过微乳化技术，可以将燃料或石油与水进行混合，形成稳定 的微乳液，从而提高燃料的燃烧效率和降低废气排放。
03
在石油开采中，微乳化技术可以用于提高采收率，通过将采出的 石油与表面活性剂和水混合形成微乳液，提高石油的流动性，从
提高药物的稳定性
01
02
03
微乳化技术能够将药物 溶解或分散在微小的液 滴中，形成稳定的药物 体系，防止药物的水解 和氧化等降解反应。
微乳化药物具有较高的 表面能，能够增加药物 的分散度和溶解度，从 而提高药物的稳定性和
微乳化技术及其在植物提取物中的应用
微乳化技术及其在植物提取物中的应用微乳化通常定义为两种含有适量的表面活性剂和助表面活性剂的互不相溶的液体所形成的稳定、各向同性、外观透明的分散体系。
一般分为油包水型（W/O）、水包油型（O/W）和双连续型（B.C）。
在油包水型（W/O）型的微乳液中，细小的水相颗粒分散于油相中，表面覆盖一层由表面活性物质分子构成的单分子膜；在水包油型（O/W）的微乳液中，细小的油相颗粒分散于水相中，水包油型微乳液可与水相共存。
当油水两相比例适当时会形成双连续型（B.C）微乳液。
微乳液虽然和普通乳状液一样含有不相互溶的液体，但是性质明显不同于普通乳状液，在外观上，微乳液是透明的液体，而普通乳状液是不透明液体；在稳定性方面，微乳液很稳定，用离心机离心也不能使之分层，而普通乳状液不够稳定，用离心机离心易于分层。
关于微乳液的形成机理，目前有3种理论，第一种是界面混合膜理论，该理论认为微乳液之所以能自发形成是由于表面活性剂的作用，使油/水界面产生瞬时负界面张力，形成由表面活性剂、油和水组成的混合膜，体系自发扩张界面，形成微乳液。
第二种是溶解理论，该理论认为微乳是油相和水相增溶于胶束或反胶束中，胶束逐渐变大而溶胀到一定颗粒范围内形成的。
第三种理论是热力学理论，该理论认为微乳液形成的自由能是由表面活性剂降低了油水表面张力的程度所决定的。
目前微乳化技术在植物提取物主要应用于澄清化方面。
我们都知道，对于大部分液态的植物提取物都存在外观浑浊、久放会出现后沉淀的现象。
解决这一问题的传统方法冷冻过滤法，该方法的缺点是在冷冻过程中可能会导致植物提取物中的一些活性成分和风味成分析出，在过滤过程中除去从而影响提取物的品质。
同时该方法得到的提取物在短时间内不会有沉淀析出，但是久放后还是有后沉淀现象出现。
而通过微乳化技术既能保留植物提取物中的活性成分和风味成分，又能保证产品的外观澄清透明，且久放也不会出现沉淀。
最新-微乳化技术在纳米材料制备中的应用研究 精品
微乳化技术在纳米材料制备中的应用研究一般情况下，我们将两种互不相溶液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径～100的分散体系称为微乳液。
相应地把制备微乳液的技术称之为微乳化技术。
自从80年代以来，微乳的理论和应用研究获得了迅速的发展，尤其是90年代以来，微乳应用研究发展更快，在许多技术领域如三次采油，污水治理，萃取分离，催化，食品，生物医药，化妆品，材料制备，化学反应介质，涂料等领域均具有潜在的应用前景。
我国的微乳技术研究始于80年代初期，在理论和应用研究方面也取得了相当的成果。
1982年，首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒用水合胼或者氢气还原在／型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的，，，金属颗粒3～。
从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。
本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。
1微乳反应器原理在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是／型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。
活性剂、助表面活性剂4个组分组成。
常用的有机溶剂多为6～8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。
、十二烷基硫酸钠、十六烷基磺酸钠阴离子表面活性剂、十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂、聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链5～8的脂肪酸。
／型微乳液中的水核中可以看作微型反应器或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令＝［2／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到的影响。
利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况可见图1、2、3所示。
将2个分别增溶有反应物、的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发。
微乳技术
W/O or O/W 型 需大量机械能形成
微乳增溶性
微乳液中同时存在水相和油相，具有良好的溶 解性能，既能溶解非极性的疏水性药物，又能 溶解极性的亲水性药物。微乳作为一个给药系 统，可以保护稳定性差的药物，增加难溶性药 物的溶解度，提高生物利用度，控制药物释放 及减少用药个体差异等等。研究发现，不管是 水溶性药物还是油溶性药物，在微乳液中的增 溶量并不简单地等同于药物在水中和油中的溶 解度之和，而是高出很多。
例：丹参酮（Tan)微乳制备工艺的初选
单因素试验初选处方和制备工艺 1搅拌温度、搅拌时间、搅拌速度的影响 先后在不同搅拌温度、时间、速度的条件下制备微乳，发现搅拌温度对微 乳的制备影响不明显，室温即可；搅拌时间以l一2 h为易；搅拌速度宜快。 2制备工艺的选择 先后用超声法、高压乳匀法、超声。高压乳匀法制备了Tan微乳，均能得 到外观透明的胶体溶液。但超声一高压乳匀法所得微乳工艺稳定，粒度分 布窄。 3药物浓度的影响 由于Tan难溶于水，具有较高的油水分布系数(109Poct=5．2)，为药物制 成微乳提供了前提条件。实验证明，当Tan投药量>0．5 mg／mL时，Tan 很难溶于油相，因此，确定药物浓度为O．5 mg／mL。 4 乳化剂的选择 先后用磷脂、F-68、Tween80单用或联用作为乳化剂，制备Tan微乳。磷 脂所得微乳粒径较大，Tween80制得亦偏大，F一68制得的微乳粒径较小， 但包封率低；磷脂和F-68联用效果最佳，可制得形态、粒径、包封率均较 好的微乳。 5助乳化剂的选择 在确定其他条件的前提下，先后试用了乙醇、正丁醇、甘油、山梨醇4种 助乳化剂。其中以甘油和山梨醇二者联用对提高包封率、减小粒径作用最 明显。
例:水性苯丙微乳液制备工艺
微乳化技术及应用知识讲解
Reduced particle
Step 1
Step 2
Solubilization of reactants A Contact of different of reactants
A-Metal salt B-Reducing agent
diffusion
Reducing agent
在最优反应物浓度条件下可获得最小的粒子粒径。
Ravet et al(1987)利用成核过程解释这一现象： 反应物浓度较低时，用于形成成核中心的粒子数量较少，
因此反应之初只形成少量的成核中心，导致粒径较大； 增加反应物浓度，成核数目增多，粒径尺寸降低； 继续增加反应物浓度，成核数目达到一定程度时保持不变，
其光学、催化及电流变等性质．
Step 1 Solubilization of reactants
Step 2 Contact of different rfactant
Organic solvent
Reducing agent
Step 3 Reaction, nucleation and growth of primary particle
▪ 絮凝、洗涤法－在己生成有纳米粒子的反胶团微乳液中加入丙酮或丙酮 与甲醇的混合液，立刻发生絮凝。分离出絮凝胶体，用大量的丙酮清洗， 然后再用真空烘干机干燥即得产品。
产品粒径及形态的影响因素
▪ 微乳液组成的影响 纳米微粒的粒径与微乳液的水核半径有关,很多文献实验表明：相同
条件、制备相同微粒的情况下，在一定范围内：
微乳化技术及应用
Introduction
▪ 1943 Hoar and Schulman ▪ 1959 Schulman
乳化与微乳化技术
乳化与微乳化技术
乳化是指将两种或更多的不相溶物质通过混合和搅拌的方法形成均匀分散的乳状液体。
其中一种物质是液体，被称为连续相；另一种或多种物质以微小颗粒悬浮于连续相中，被称为分散相。
乳化过程中使用的物质称为乳化剂，它能够降低液体之间的表面张力，促进分散相的分散。
微乳化是指乳化过程中形成的颗粒粒径小于100纳米的乳状液体。
与传统乳化相比，微乳化具有更小的颗粒粒径、更大的比表面积和更好的稳定性。
微乳化技术可用于制备药物纳米颗粒、浓缩乳化液、清洗剂、皮肤护理产品等。
乳化和微乳化技术在许多领域有广泛应用。
在化妆品和个人护理产品中，乳化技术可用于制备乳液、乳霜、乳液等产品，使其具有良好的质地和稳定性。
在食品行业，乳化技术可用于制备乳酸饮料、乳酪、酱油等产品，使其具有更好的口感和质地。
在制药领域，微乳化技术可用于制备纳米药物载体、药物乳剂等，提高药物的生物利用度和稳定性。
乳化和微乳化技术的应用还延伸到农业、油田开发、石油化工等领域。
它们可以用于制备农药、增稠剂、润滑剂等产品，提高产品的效果和性能。
此外，乳化和微乳化技术还可用于环境保护和废水处理，将油水乳化液中的油分离出来，达到净化水体的目的。
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五、ZnCO3的制备工艺（反胶束模型的应用） ----共混法（两种胶束的融合） （1）反应物ZnCO3 制成微乳液1： a、0.1mol/l Zn(NO3)2水溶液 b、表面活性剂：CTAB（十六烷基三甲基溴 化铵） c、助表面活性剂： 正丁醇 d、油相：正庚烷
• （2）反应物（NH4）2CO3 制成微乳液2： a、0.1mol/l （NH4）2CO3水溶液 b、表面活性剂：CTAB（十六烷基三甲基 溴化铵） c、助表面活性剂： 正丁醇 d、油相：正庚烷 （3）微乳液1和微乳液2混合，稍加搅拌， 让液滴碰撞聚集
第七章微乳化技术
一、概述 1、乳状液的形成： 例： 2、微乳液定义p78：微乳液是两种不互溶的液体形成的热力 学稳定的，各向同性的，外观透明或半透明的单分散体系， 微观上由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴 所构成的。 3、乳状液定义（补充）：一种或几种液体以液珠形式分散 在另一种不相混溶的液体中构成的分散体系（几种不互溶的 液体分散在一种液体中，叫多分散体系）
三、水核内超细颗粒形成机理p80 例： 1、渗透反应机理---直接加入法p80 例 1） 2） 3) 2、融合反应机理---共混法p80 1） 2）
四、影响纳米粒子制备的因素 增溶剂：指表面活性剂能增加难溶物质在水中的溶解度，能 起增溶作用的表面活性剂叫增溶剂。 1、增溶剂的选择：p80-81 2、反应物浓度的影响p81 3、反胶束或反向微乳液滴界面膜的影响p81 1） 2）
（4） ZnCO3微粒在胶束内产生，阻止粒子进 一步生长和凝聚。 （5）1:1（甲醇或氯仿：水）洗去油相和表面 活性剂（有机相易溶解在甲醇中）
（6反向胶束模型p79-80 1、反向胶束为球形（p79最后一段） 2、反向胶束内核叫“水池”，水池半径与胶束半径成正比 3、反向胶束中水含量R=【W】/【S】=水/表面活性剂 （摩尔 比） “水池”半径r=1.8R+15，r=1.8 【W】/【S】+15 （经验公式） **表面活性剂含量高，水池半径r小，在水池中合成纳米颗粒 小，反向胶束相当于仿生合成中的自组装体系。
4、乳状液、微乳液、胶束溶液的区别p79表6-1 5、乳状液和微乳液一样有两种类型 （1）油分散在水中，如：牛奶叫水包油，用O/W 表示 （2）水分散在油中，如：原油叫油包水,用W/O表示 微乳液介于乳状液和胶束溶液之间的过渡物，因此，它兼有 胶束好普通乳状液的性质。 三种溶液表面活性剂含量是： 胶束＞ 微乳液＞ 乳状液