乳化与去乳化的研究

乳化与去乳化的研究

摘要:我们通过研究不同表面活性剂体系高效化学破乳剂的合成与复配以及液液两相乳状液的形成、稳定、凝聚、消除机理，探讨了乳状液稳定性的影响因素，乳状液消除的机制。研究了不同化学结构的表面活性剂，对生物乳化体系消除的机理和乳化消除的动力学过程。通过研究不同表面活性剂复配后协同破乳化的机制，破乳剂与助溶剂、稳定剂等添加试剂之间的相互作用及配伍性，筛选得到高性能适合系列复合破乳剂，同时考察了无机盐离子、温度等因素对破乳效果的影响。针对不同的生物乳化体系，考察了不同生物质成分与表面活性剂成分作用的机制，研究针对不同生物质体系最适破乳剂复配技术。结合实际生产过程及原材料研究了高效复合化学破乳剂的现场应用工艺。

关键词:乳化去乳化乳化剂液体研究

前言:乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。乳化是液-液界面现象，两种不相溶的液体，如油与水，在容器中分成两层，密度小的油在上层，密度大的水在下层。若加入适当的表面活性剂在强烈的搅拌下，油被分散在水中，形成乳状液，该过程叫乳化。乳化液是指至少有一种液体以液珠的形式分散在另一种液体中形成的一种高度分散的非均相体系。乳化压裂液是20世纪70年代发展起来的压裂液体系，分为水包油乳化压裂液和油包水乳化压裂液两种类型。乳化体系具有良好的增粘能力，粘度调节方便，滤失量低等特点，在20世纪70年代中期到80年代有较快的发展，并作为经济有效的压裂液使用于低压油气藏。水包油乳化压裂液具有比油包水乳化压裂液摩阻小、流变性便于调节、易返排的优点，在我国新疆、吐哈等油田多次施工并取得了一定的效益。

理论上，油相和水相在没有表面活性物质的作用下，是不会发生乳化作用的，但在实验中发现大庆原油与水在一定程度上都发生了乳化作用.实验采用4种不同的水源分别与原油混合振荡发生了乳化作用，从各种水源与油的界面张力、原油黏度以及原油的组分和各种水源的矿化度等方面进行了研究和探讨。这些研究对于进一步认识原油与水的乳化作用，涉及的相态变化以及认识和了解驱油机理具有重要的理论和实际意义。[1]

一、乳化的理论与原理

乳状液是化妆品中最广泛的剂型，从水样的流体到粘稠的膏霜等。因此，乳状液的讨论对化妆品的研究和生产及保存和使用有着极其重要的意义。

乳化原理在制备乳状液时，是将分散相以细小的液滴分散于连续相中，这两个互不相溶的液相所形成的乳状液是不稳定的，而通过加入少量的乳化剂则能得到稳定的乳状液。对此，科学工作者从不同的角度提出了不同的理论解释，这些乳状液的稳定机理，对研究，生产乳状液的化妆品有着重要的理论指导意义。

二、乳化技术与方法

乳状液是由水相和油相所组成的，乳状液的制备一般是先分别制备出水相和油相，然后再将它们混合而得到乳状液。

乳化方法制备乳状液的乳化方法，除了前述的初生皂法、剂在水中法、剂在油中法之外，还有油、水混合法，转相乳化法，低能乳化法低能乳化法简记为LEE。[2]

三、影响乳化的各种因素

1、乳化设备

制备乳状液的机械设备主要是乳化机，它是一种使油、水两相混合均匀的乳化设备，目前乳化机的类型主要有三种：乳化搅拌机、胶体磨和均质器。乳化机的类型及结构、性能等与乳状液微粒的大小（分散性）及乳状液的质量（稳定性）有很大的关系。一般如现在还在化妆品厂广泛使用的搅拌式乳化机，所制得的乳状液其分散性差。微粒大且粗糙，稳定性也较差，也较易产生污染。但其制造简单，价格便宜，只要注意选择机器的合理结构，使用得当，也是能生产出一般复合质量要求的大众化的化妆品的。胶体磨和均质器是比较好的乳化设备。近年来乳化机械有很大进步，如真空乳化机其制备出的乳状液的分散性和稳定性极佳。格里芬（Griffin）曾对不同类型乳化机与乳状液粒径大小分布关系进行过试验研究，其结果如下表。乳化设备与微粒粒径分布关系乳化机类型微粒大小范围（微米）1％乳化剂 5％乳化剂 10％乳化剂推进式搅拌涡轮式搅拌器胶体磨均质器。

2、温度

乳化温度对乳化好坏有很大的影响，但对温度并无严格的限制，如若油、水皆为液体时，就可在室温下依借搅拌达到乳化。一般乳化温度取决于二相中所含有高熔点物质的熔点，还要考虑乳化剂种类及油相与水相的溶解度等因素。此外，二相之温度需保持近相同，尤其是对含有较高熔点（70℃以上）的蜡、脂油相成分，进行乳化时，不能将低温之水相加入，以防止在乳化前将蜡、脂结晶析出，造成块状或粗糙不均匀乳状液。一般来说在进行乳化时，油、水两相的温度皆可控制在75℃－85℃之间，如油相有高熔点的蜡等成分，则此时乳化温度就要高一些。另外在乳化过程中如粘度增加很大，所谓太稠而影响搅拌，则可适当提高一些乳化温度。若使用的乳化剂具有一定的转相温度，则乳化温度也最好选在转相温度左右。乳化温度对乳状液微粒大小有时亦有影响。如一般用脂肪酸皂阴离子乳化剂，用初生皂法进行乳化时，乳化温度控制在80℃时，乳状液微粒大小约1.8－2.0μm，如若在60℃进行乳化，这时微粒大小约为6μm。而用非离子乳化剂进行乳化时，乳化温度对微粒大小影响较弱。

3、乳化时间

乳化时间显然对乳状液的质量有影响，而乳化时间的确定，是要根据油相水相的容积比，两相的粘度及生成乳状液的粘度，乳化剂的类型及用量，还有乳化温度，但乳化时间的多少，是为使体系进行充分的乳化，是与乳化设备的效率紧密相连的，可根据经验和实验来确定乳化时间。如用均质器（3000转/分钟）进行乳化，仅需用3－10分钟。

4、搅拌速度

乳化设备对乳化有很大影响，其中之一是搅拌速度对乳化的影响。搅拌速度适中是为使油相与水相充分的混合，搅拌速度过低，显然达不到充分混合的目的，但搅拌速度过高，会将气泡带入体系，使之成为三相体系，而使乳状液不稳定。因此搅拌中必须避免空气的进入，真空乳化机具有很优越的性能。

四、乳化剂的选择原则

（1）选用憎水基与被乳化物质相似的乳化剂；

（2）选择几种乳化剂混合；

（3）选择易溶解的乳化剂；

（4）选择亲水性较好的乳化剂和亲油性较好的乳化剂混合使用；

（5）使用同一憎水基原料制成的不同亲水性的同系复合乳化剂；