微乳液的研究及应用进展
《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。
THANK YOU
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。
Triton X-100反相微乳液体系制备纳米粒子的研究进展
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆ ｎ ｎｏ ｓｚ ｄ ｐ ｒ ｉ ｌ ｓ ｐ ｅ ａ ｅ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ａ — ｉ ｅ ａ ｔｃ ｅ ｒ ｐ ｒ ｄ
ｂ ｉｏ １ ０ ｒ ｖ ｒ ｅ ｈ ｓ ｉｒ ｅ ｕ ｓ ｏ ｙ ｔ ｍ ｙ Ｔｒｔ ｎ Ｘ＿ ０ ｅ ｅ ｓ ｄ ｐ ａ ｅ ｍ ｃ ｏ ｍ ｌ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ
第 ２ ９卷第 ５ 期
２０ ０ ８年 １ ０月
化 学 工 业 与 工 程技 术
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｃｈ ｍｉａ ｎ ｓｒ ＆ Ｅｎ ｎ ｅｉ ｇ ｏ ｒ ａ ｅ ｃ ｌＩ ｄｕｔｙ ｏ ｇｉｅｒｎ
ＶｏＬ ２ ０． ９Ｎ ５
０Ｃ ． ２ ０８ ｔ， ０
Ｔ ｉ ｎＸ一１ ０反 相微 乳液 体 系制备 ｒｔ ． ｏ ０
纳 米 粒 子 的研 究 进 展
朱振 峰 ， 贺睿 华 ， 赵 毅 ， 峻 涛 胡
（ 西 科 技 大学 材 料科 学 与工 程 学 院 ， 西 西 安 陕 陕 ７０ ２ ） １ ０ １
摘 要 ： 绍 了 Ｔ ｉ ｎＸ一１０反 相 微 乳 液 体 系 的形 成 机 理 、 介 ｒ ｏ ｔ ０ 特性 和制 备 纳 米 粒 子 的 原 理 ， 结 了 采 用 总 Ｔｒｏ ｉ ｎＸ一１０体 系 制 备 纳 米粒 子 的影 响 因素 。综 述 了 近 年 来 国 内 外 用 该 微 乳 液 系统 制 备 纳 米 粒 子 的 ｔ ０ 新 进 展 ， 出 了该 体 系 制 备 纳 米 颗粒 存 在 的 问题 。 提
Ｚ ｕＺ ｅ ｆ ｎ Ｈｅ ｉ ｕ Ｚ ａ ｉ ｈ ｈ ｎ ｅ ｇ， Ｒｕｈ ａ， ｈ ｏ ，ＨｕＪ ｎａ Ｙ ｕ ｔｏ
（ ｃ ｏ ｌｏ ａ ｅ ｉ ｌ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｈ ｎ ｉ Ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｔ ｒ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ，Ｓ ａ ｘ ｉ ｅ ｓｔ ａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ
微乳液聚合反应的研究方法
综
述
粘 接 ２０， （） ０６２ ２ ７
微乳液聚合反应 的研究方法
易昌凤 ， 周枝群 ， 徐祖顺
（ 湖北大学化学与材料科学学院， 湖北 武汉 ４０６ ） ３０２
摘要： 综述了 微乳液聚合的务件、 试剂的选择和新的制备方法３方面， 同时较详细地讨论了影响微乳液聚合速
佳的增溶量： Ｏ＝ Ｐ Ｓ ｓ Ｓ Ｐ ＳＷ： Ｐ（Ｐ表示单位质量的表面活性
剂对油和水的相同增溶量） 。
定 的分散 体系… ， 将制备聚合物微乳液 的聚合过程称 为微乳 液聚合 。 由于在 多次采 油 中对高分 子质 量水 溶性 聚合 物 的需求
２ 试剂的选择及 其对聚 合速 率的影响
单体浓度对聚合速率的影响研究的比较多， 但研究结果
差 异很大。Ｃｎａ 认 为 Ｒ ［ 符 合 自由基 聚合 微观动 ａｄｕ ｐ一 Ｍ］ 力学正常关 系， 而哈 润华 等 所 得 ［ 反应 级数 很大 ， Ｍ］ 并认
比例合适时， 才不至于导致微乳液结构较大的改变。
微乳液聚合技术 与微乳液 的制备密切 相关 ， 选择 和调控 稳定 的微乳液 是微乳 液 聚合 的 关键 。微 乳液 的形成 主要 依 靠体 系中各成分 的配 比 ， 虽然温度 、 压力 、 浓度等 因素 的改变 会对平衡体的相组成 造成影 响 ， 出现 相变 区 ， 不会 妨 碍微 但
２ １ 单体 ．
单体的加入对微乳液产生的影响可以归纳为： １ 单体 （）
具有助乳化剂的作 用 ， 界面 的流 动性及 柔性 增加 ， 而使 使 从
以及水溶性聚合物在水处理、 造纸工业和采矿业中的应用，
通过 常规反相 乳液 聚合生 产这类 聚合 物 的尝 试又 遇 到困难 （ 如反相胶乳的粒径分布很宽且容易凝聚 ）人们转 向 了微乳 ，
对一种新型相变微乳液的物理性质及稳定性的研究
和 ｔ ｅ 一０ 化 学纯 ， ｗｅｎ８ （ 上海 晶纯试剂 公 司） 正 丁醇及氯 ， 化钠 （ 化学 纯 ， 津大茂 化学试 剂 厂） 蒸馏 水 。 天 ，
２ １ ２ 测 试 设 备 ．．
其表观 比热和 传热 能力 比水 大 ， 换 热 强化 和 能量 输 在 运 领域有 广泛 应 用 ， 传 统 的相 变流 体在 实 际应 用 中 但 有 很 大的缺 陷。使 用工业级 相 变石蜡制 备 了一 种新 型 相 变储 能微 乳 液 ， 测定 了该 材料 的相 变微 粒 的粒 径 、 并 粘度 、 变潜热及 稳 定性等性 质 。测试 结果表 明 ， 相 制备 的相 变微乳 液拥 有较 高 的储 能 能 力和 稳 定性 ， 热 交 在
换 等领 域 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 关 键 词 ： 相 变 流 体 ； 乳 液 ； 变 潜 热 ； 定 性 微 相 稳
ＤＳ ８ ３ 差 示 扫 描 量 热 仪 （ ｔ ｅ 仪 器 有 限 公 Ｃ ２ｅ Ｍｅｔ ｒ ｌ 司 ）Ｎａ ｏＺ 、 ｎ —Ｓ纳米 粒度 仪 （ ｒ ｅｎ仪器 公 司 ） Ｂ Ｈ一 Ｍａｖｒ 、Ｐ
已 有 不 少 关 于 Ｐ Ｓ 的 研 究 ， 睿 ｌ 等 以 及 Ｌ Ｃ 杨 ＿ 】 “ ｉ
Ｈｕ ｎ ＿ 等制备 了潜热 较高 的相 变乳 状 液并 研究 了物 ａ ｇ３
理性质 ， ｓｈ ａ ｄ ｒ Ｇ ｃ ｗ ｎ ｅ［ 等制 备 了微囊 乳 液 并 测定 了其 ４ 热性能 。但这些 相变 流体在 实际应 用 中都有 着很 大 的 缺陷 ： 备工艺 复 杂 ， 以大 规 模生 产 ； 囊 乳 液 的 粘 制 难 微
稳定体 系［ ， ８ 分散 相粒径 很小 ， ］ 热运 动使 分 散相 颗粒 难
微乳液系统的研究和应用现状与展望
又 产生负 界面 张力 ， 从而对 抗液 滴 聚结 ， 保持 微乳 液 的稳定性 。瞬时负 界面张 力理 论可 以解释微 乳 液 的 形成和稳 定性 ， 不能说 明微 乳液 形成 的类 型 ， 但 并且 事实 上一 些 双链 离子 型 表 面 活 性 剂 如 Ａ Ｔ和 非离 Ｏ 子 表面 活性 剂也能 形成微 乳 液而无需 加 ＾助表面 活 性 剂 ， 以该 理论 有一定 的局限性 所
（ 南Ａ ＿ 大学化 工学 院 ， 州 ５ｏ４ ） 华 ｚ － 广 ｍ６ｏ
摘要 ： 从微乳液形成 的机理 出发 ， 阐述了目前存在 的微乳液形成 的儿种理论研究 与结构测定 的拄术 ， 徽乳 体系的配 方设计 ； 论述 了微乳 系统在石油工业 、 生物 医药 及食 品工业 、 日用化 工 、 化学 工业 、 新材料 制备 、 环境保护 等领域的
ｌ ９
要 。Ｓａ 和 Ｓｈ ｈａ 研 究 发 现 ， 常 形 成 Ｏ Ｗ 型 ｅｒ ｃｕｎｎ 通 ／ 微 乳 液 所 需 醇 与 表 面 活 性 剂 的 质 量 比 较 低 ， 成 形
微 乳体 系的 研究方 法不 断增加 。 １ １ 瞬时 负界 面张 力理 论 ． Ｓｈ ｌ 和 Ｐｉ ｅ等 人 针 对微 乳 液 的 形成 提 ｅｕ ￣ ｎ ｒｃ ｎ 出了瞬时负 界面 张 力理 论 ， 理 论认 为 水 油 体 系界 该
们将 两种 互不相 溶的液 体在 表 面活性剂 和助 表 面活 性剂 的作 用下 形成 的热力学 稳 定的 、 向同性 的 、 各 外 观透 明或 者半透 明 、 径在 １ ０ ｍ 之 间 的 ｗ 粒 ～１０ ｎ 型和 Ｗ／ 型 的 分 散 体 系 称 为 微 乳 液 （ ｃ ｅ ｕ— Ｏ Ｍｉ ｏｍ ｌ ｒ ｓｎ ， ｉ ） 相应 的把制 备 微 乳 液 的技 术 称 之 为微 乳 化 技 ｏ 术 （ Ｔ） ＭＥ …。 自从 １４ ９ ３年 ， ｏｒ Ｓｈ ｌａ ｉ次 Ｈ ａ 和 ｅｕｍ ｎ ｌ － 报道 微乳 液 以来 ， 微乳 理 论 和应 用 方 面 的 研究 获 得 了迅 速的发 展 ． 其是 ２ 纪 ９ 尤 Ｏ世 Ｏ年 代 以来 ， 有关 微 乳应 用方 面 的研究 发 展 更快 ， ～些 专 著 和 文章 概 述
柴油微乳实验报告
柴油微乳液拟三元相图的绘制及燃烧热性能研究实验日期：2020-03-27与2020-04-0320072401.,实验目的1.1 本实验学习柴油微乳体系拟三元相图的绘制与研究方式，并依照相图，选择适合的柴油微乳液。
1.2 通过测定柴油微乳体系的电导率，选择适合的柴油微乳液通过氧弹卡计进行燃烧性能测定，比较柴油、微乳柴油燃烧时其燃烧效率与尾气排放量的不同，对微乳柴油的经济与环保价值进行评判。
实验背景知识微乳液为两种互不相溶的液体（柴油和水）在表面活性剂界面膜的作用下生成的热力学稳固、各向同性的透明的分散体系。
微乳液能形成超低界面张力,具有高稳固性、大增溶量等优势。
燃料中掺水, 能提高油料的燃烧效率, 降低燃烧废气中有害气体的含量。
由于油、水在表面活性剂作用下形成的油包水型(W/o)和水包油型(O/W)，乳液在加热燃烧时水蒸气受热膨胀后能够产生微爆，使得燃油二次雾化燃烧加倍充分，提高了燃烧效率，大大降低了废气中的有害气体的含量。
可是由于一样的乳状液稳固时刻短，易分层，使得这一技术的应川受到了专门大的限制。
微乳燃料的制备比较简单，只需要把油、水、表面活性剂、助表面活性剂按适合的比例混合在一路就能够够自发形成稳固的微乳燃料。
微乳燃油可长期稳固,不分层,且制备简单, 并能使燃烧更完全,燃烧效率高,节油率达5 %～15 % ,排气温度下降20 %～60 % ,烟度下降40 %～77 % ,NO x和CO 排放量降低25 %,在节能环保和经济效益上都有较为可观的成效,随着最近几年来对两亲分子有序组合体研究的不断深切,微乳液理论在乳化燃油领域取得了冲破性进展，开发透明、稳固、性能与原燃油差不多的微乳液燃料成了研究热点。
随着经济快速进展与人口的急剧增加, 80% ～90%的空气污染来自交通工具排放的尾气,柴油不完全燃烧造成的环境污染愈来愈受到人们的关注,根治大气污染已成为人类面临的重要课题。
另一方面,由于中国以后石油供需缺口将愈来愈大,入口量呈慢慢增大的趋势,而且天然石油的储蓄是有限的,人类面临日趋严峻的能源危机。
微乳液
中相微乳状液的特点： 中相微乳状液的特点： •同时增溶油和水，可达60%～70% •存在两个界面且界面张力均很低，约<10-2 mN/m •大部分表面活性剂存在于中相微乳状液相中 在石油工业中，中相微乳状液的驱油效率最高，可达90%。 通过测定相图和界面张力，来研究影响因素。
水-表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图 表面活性剂各向同性单相区 各向异性 单相区
搅拌就形成O/W型乳液。农药常用此法。 型乳液。农药常用此法。 搅拌就形成 型乳液
• 界面复合物生成法：将两种乳化剂分别溶入油、水相， 界面复合物生成法：将两种乳化剂分别溶入油、水相，
再混合搅拌，使两种乳化剂在界面上形成稳定复合物。 再混合搅拌，使两种乳化剂在界面上形成稳定复合物。
• 轮流加液法：将水和油轮流加入乳化剂中，每次少量加入， 轮流加液法：将水和油轮流加入乳化剂中，每次少量加入，
由油酸钾和戊酸可制得苯和水的透明混合物， 由油酸钾和戊酸可制得苯和水的透明混合物， 由此而提出逆胶束模型
• 1959年，Schulman采用了 年 采用了 微乳状液的名称
水池 直径小于 100nm 的 热力 直径小于100nm 学稳定系统； 学稳定系统 ； 表面活性剂和 助剂在水和油中溶解度都很 助剂 在水和油中溶解度都很 界面张力接近于零。 小；界面张力接近于零。
形成O/W型或 型或W/O型乳状液。食品工业常用此法。 型乳状液。 形成 型或 型乳状液 食品工业常用此法。
影响分散度的因素（ 影响分散度的因素（1）
• 分散方法：
分散方法与液滴大小
分散方法 桨搅拌 胶体磨 均化器 液体大小 / µm 1%乳化剂 5%乳化剂 10%乳化剂 3~8 2~5 不乳化 6~9 4~7 3~5 1~3 1~3 1~3
PMMA的微乳液聚合、水凝胶及微凝胶的研究
复旦大学博士学位论文PMMA的微乳液聚合、水凝胶及微凝胶的研究姓名：姜琬申请学位级别：博士专业：高分子化学与物理指导教师：府寿宽2001.11.19摘要本论文的主要研究对象为改进的微乳液聚合，由微乳液聚合制得的ＰＭＭＡ纳米微球的微观结构，纳米级高分子物理水凝胶及纳米级商分子反应性微凝胶。
具体内容包括：改进的徽巍波聚合的反瘦过程的研究利用ＲＣＩ（ＲＥＡＣＴＩＯＮＣＡＬＯＲＩＭＥＴＲＹ）…一一种能在等温及绝热条件下操作的实验室反应器，通过测定热量数据及常数，进行了量热记录，证明了本课题组提出的改进的微乳液聚合方法可以精确控制反应速率，有扩大规模制备的实际可操作性。
徽乳液聚合ＰＭＭＡ的结构ｓ性能关系的研究１．发现由传统的或改进的微乳液聚合制得的ＰＭＭＡ的Ｔ。
比常规ＰＭＭＡ的Ｔ。
高出近２００Ｃ。
制备得到的样品粒径越小，问规度越高，聚合物的Ｔ。
越高。
２．对三种乳化体系微乳液聚合ＰＭＭＡ的结构与性能关系的研笋酝泼现由微乳液聚合制得的样品具有较高的问规度（５６－－６０％），而且与粒径大小有密切关系。
传统与改进的微乳液聚合方法制得的样品由于在增长中分子链取向受到了一定限制，都表现出与无规聚合物ＰＭＭＡ不同的链构型和热性质。
在ＤＳＣ扫描过程中出现的位于Ｔ。
附近的放热峰是纳米粒子的极小尺寸而导致的烧结效应所致。
‘Ｊ３．传统微乳液聚合制得的样品由于骨架构象能高于改进微乳液聚合制得样品的骨架构象能而表现出第一次ＤＳＣ扫描过程中的较高的Ｌ；同样由于这个高的骨架构象能，导致用氯仿破坏微胶粒的构象后，传统微乳液聚合样品的Ｔｔ下降比改进微乳液聚合样品Ｔ。
下降得多，但两者都达到一个相近的Ｔ。
，比普通ＰＭＭＡ高出近２０。
Ｃ的Ｔ。
值（与粒径有关）。
４．加入链转移剂ＳＨ对微乳液聚合物的问规度１Ｔ和Ｔｌ的影响都较大，发现此时微乳液样品ＰＭＭＡ已接近于无规聚合物ＰＭＭＡ的性质。
ＰＭＭＡ水凝皎的形液及共聚水凝骏形减的研究１．发现对于ＰＭＭＡ改进的微乳液聚合在７０。
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第26卷第6期山 西 化 工Vol.26 No.62006年12月SHANXI CHEMICAL INDUSTR YDec.2006收稿日期:2006208231作者简介:秦承宽,男,1982年出生,山东师范大学化学学院化工与材料科学学院物理化学专业2005级硕士研究生。
研究方向:表面与界面物理化学。
综述与论坛微乳液的研究及应用进展秦承宽, 柴金岭, 陈景飞(山东师范大学化学化工与材料科学学院,山东 济南 250014)摘要:介绍了微乳液的概念、制备、形成理论及助表面活性剂在微乳液中的作用。
综述了微乳液自从被发现以来,由于其特殊的物理化学性质,即超低的界面张力、大的界面面积、热力学稳定性和增溶能力而得到广泛应用,并在基础研究和工业领域方面也取得了越来越多有意义的成果。
关键词:微乳液;表面活性剂;助表面活性剂;研究;应用;进展中图分类号:TQ423 文献标识码:A 文章编号:100427050(2006)0620021205 微乳液(microemulsion )是一种由适当比例的表面活性剂、助表面活性剂、水和油自发形成的各向同性、外观透明或半透明、热力学稳定的分散体系[1～4]。
微乳液的结构由Hoar 和Schulman [5]于1943年首次发现。
在相当长的时间内,O/W 型的体系被称为亲水的油胶团,W/O 型的体系被称为亲油的水胶团,亦称为溶胀的胶团或增溶的胶团[6]。
直至1959年,Schulman 等[7]才首次将上述体系称为“微乳状液”或“微乳液”。
自从微乳液这一概念被提出以来,就极大地吸引了科学工作者的研究兴趣,人们不仅从理论上研究它的微观结构、形成条件、稳定理论及制备,而且还从实践上研究它在三次采油、日用化学、食品、农药、环境保护等工业上的实际应用以及作为反应介质用于物质的分析测定、材料合成、微乳聚合、生化反应等方面。
我国的微乳液研究始于20世纪80年代初期,在理论和应用研究方面也已取得相当的成果[8～11]。
和普通乳状液相似,微乳液的主要类型是水包油型(O/W )和油包水型(W/O ),此外还有一种双连续相类型(中相微乳液),在双连续相微乳液中水和油都是连续的。
虽然微乳液与普通乳状液在成分和结构上有许多相似之处,但它们又有本质的区别。
第一,外观上,微乳液不同于普通乳状液呈透明或近乎透明状;第二,分散相质点的差异,微乳液的分散相液珠小而均匀,一般在10nm ～100nm ,而普通乳状液的液珠大于100nm ,且分布不均匀;第三,普通乳状液的形成一般需要外界提供能量,如经过搅拌、超声粉碎和胶体磨处理等才能形成,而微乳液的形成是自发的,不需要外界提供能量;第四,普通乳状液是热力学不稳定体系,离心后分层,而微乳液却是热力学稳定体系,可长期放置且离心不分层,界面张力可以达到超低值;第五,微乳液所需表面活性剂质量分数约为5%～30%,远高于普通乳状液,形成微乳液一般需要加助表面活性剂,而普通乳状液一般不需助表面活性剂;第六,微乳液不像普通乳状液那样随类型不同而只能与油或水混溶,而微乳液在一定范围内可以同时增溶油和水,在一定组成范围内微乳液可以呈连续相形式存在。
1 微乳液的制备微乳液的形成不需要外加功,它是在体系内各种成分达到匹配时自发形成。
目前采用HLB 法、盐度扫描法、相转换温度(PIT )[12]、粘附能比(CER )和表面活性剂分配法等来寻找这种匹配关系。
下面主要介绍HLB 法和盐度扫描法。
1.1 HLB 法表面活性剂的HLB 值对微乳液的形成至关重要。
一般认为:HLB 值为4～7的表面活性剂可形成W/O 型的微乳液;HLB 值为9～20的表面活性剂则可形成O/W 型的微乳液。
通常离子型表面活性剂HLB 值很高,需要加入中等链长的醇或HLB 值低的非离子型表面活性剂进行复配[13,14],经过实验可以得到各种成分之间的最佳比例。
非离子型表面活性剂可根据其HLB 值对温度很敏感(低温时亲水性强、高温时亲油性强)的特点来确定。
当温度恒定时可通过调节非离子型表面活性剂的亲水基和亲油基比例达到所需要的HLB 值。
1.2 盐度扫描法[15]盐度扫描法可以使我们对微乳液有较多了解。
当体系中油的成分确定,油2水体积比为1,体系中表面活性剂和助表面活性剂的比例和浓度确定之后,改变体系的盐度,由低往高增加,往往可以得到三种状态的微乳液,即:Winson Ⅰ型(O/W 型的微乳液和剩余油达到平衡状态);Winson Ⅲ型(双连续型微乳液与剩余油和剩余水达到平衡状态);Winson Ⅱ型(W/O 型的微乳液和剩余水达到平衡状态)。
这是因为体系中盐量增加时,水溶液中的表面活性剂和油由于“盐析”作用而析离,盐也压缩微乳液的双电层,使其斥力下降,液滴易接近,含盐量增加,使O/W 型微乳液进一步增溶油,从而微乳液中油滴密度下降而上浮,导致形成新相。
对于这种扫描法,若改变组成中其他成分也可以达到这种效果。
例如,增加油的含碳数,可获得从W/O 型到双连续结构到O/W 型的转变;对于低分子量的醇,如增加其含碳数也可获得从W/O 型到双连续结构到O/W 型的转变;而如果增加高分子量的醇的含碳数则可得到从O/W 型到双连续结构到W/O 型的转变。
2 微乳液的形成理论关于微乳液的形成理论,引用较多的有混合膜理论、增溶理论、几何排列理论和热力学模型理论[2～4,16]。
热力学理论是从计算微乳液形成的自由能变化来研究生成稳定微乳液的条件,此类研究虽然有少量试验结果,但基本上仍处于理论探讨阶段,但这并不妨碍微乳技术的发展与微乳液的广泛应用。
2.1 混合膜理论以Schulman 和Prince 为代表,认为微乳液是多相体系,它的形成是界面增加的过程。
他们从表面活性剂和助表面活性剂在油水界面上吸附形成作为第三相的混合膜出发,认为混合吸附膜的存在使油水界面张力可降至超低值,甚至瞬间达负值。
由于负的界面张力不能存在,从而体系自发扩大界面形成微乳,界面张力升至平衡的零或极小的正值。
因此微乳形成的条件是:γ=γO/W -π<0(γ为微乳体系平衡界面张力;γO/W 为纯水和纯油的界面张力;π为混合吸附膜的表面压)。
但是油水界面张力一般约在50mN/m ,吸附膜的表面压达到这一数值几乎不可能,因此用有助表面活性剂存在时的油水界面张力(γO/W )a 取代上式中的γO/W ,上式可变为:γ=(γO/W )a -π<0。
助表面活性剂的作用是降低油水界面张力和增大混合吸附膜的表面压,此外,助表面活性剂参与形成混合膜,对提高界面柔性使其易于弯曲形成微乳液也有重要贡献。
混合膜作为第三相介于油和水相之间,膜的两侧面分别与水、油接触形成水2膜、油2膜两个界面,各有其界面张力和表面压,总的界面张力或表面压为二者之和。
当混合膜两侧表面压不相等时,膜将受到剪切力而弯曲,向膜压高的一侧形成W/O 或O/W 型的微乳液。
由于界面张力和表面压都是宏观物质的界面性质,从分子水平上进行讨论有难以理解之处,而负界面张力说只能作为一种合理的推想,至今尚无实验证据。
因此,这些因素又促进了混合膜理论和其他微乳液形成理论的发展。
2.2 增溶理论以Shinoda 和Friberg 为代表,认为微乳液是胀大的胶团。
当表面活性剂水溶液浓度大于临界胶束浓度(cmc )值后,就会形成胶束,此时加入一定量的油(亦可以和助表面活性剂一起加入),油就会被增溶,随着进入胶束中油量的增加,胶束溶胀而变成小油滴2微乳液。
由于增溶是自发进行的,所以微乳化能自动发生也是理所当然的。
但是该理论无法解释为何只要表面活性剂浓度大于临界胶束浓度即可发生增溶作用,而此时微乳液不一定能够形成。
2.3 几何排列理论Robbins 、Mitchell 和Ninham 等从形成微乳液界面膜的表面活性剂和助表面活性剂分子的几何排列考虑,提出了界面膜中排列的几何模型,成功地解释了界面膜的优先弯曲和微乳液的结构问题。
几何排列模型认为界面膜在性质上是一个双重・22・ 山 西 化 工 2006年12月膜,即极性的亲水基头和非极性的烷基链分别与水和油构成分开的均匀界面。
在水侧界面,极性头水化形成水化层,而在油侧界面,油分子是穿透到烷基链中的。
几何排列模型考虑的核心问题是表面活性剂在界面上的几何填充,用填充参数V/a o l c来说明问题,其中V为表面活性剂碳氢链部分的体积;a0为其极性基的截面积;l c为其碳氢链的长度。
对于有助表面活性剂参与的体系,上述各值为表面活性剂和助表面活性剂相应量的平均值。
可见,填充系数反映了表面活性剂亲水基与疏水基截面积的相对大小。
当V/a o l c>1时,碳氢链截面积大于极性基的截面积,有利于界面凸向油相,即有利于W/O型微乳液形成;当V/a o l c<1时,则有利于O/W型微乳液形成;当V/a o l c≈1时,有利于双连续相结构的形成。
通过深入分析几何排列理论还可以解释表面活性剂和助表面活性剂的结构特点、油相性质、电解质加入、温度等因素对形成微乳液的结构与类型的影响。
3 助表面活性剂在微乳液形成过程中的作用 在微乳液制备中,常用的助表面活性剂有中和高碳脂肪醇、乙二醇、羊毛脂衍生物、胆甾醇等。
研究表明:在微乳液形成过程中,助表面活性剂可能起到以下三方面的作用[3]。
3.1 降低界面张力对于单一表面活性剂而言,当其浓度达到临界胶束浓度(cmc)后,其界面张力不再降低,倘若在此时加入一定浓度的助表面活性剂(通常为中等链长的醇[17]),则能使界面张力进一步降低,使更多的表面活性剂和助表面活性剂在界面上吸附。
当液滴的界面张力γ<10-5N/m时,能自发形成微乳液。
3.2 增加界面膜的流动性在形成微乳液液滴时,由大液滴分散成小液滴,界面要经过变形、重整,这些都需要界面弯曲能。
如加入助表面活性剂就可增加界面膜的柔性和流动性,减少微乳液形成时所需的弯曲能,使微乳液液滴容易形成。
3.3 调节表面活性剂的HLB值在制备微乳液时,加入助表面活性剂起到微调表面活性剂HLB值的作用,使之更适合形成微乳液。
由于非离子表面活性剂是一种有效的增溶剂,通常将低HLB值的非离子表面活性剂也视为助表面活性剂,因此在用非离子型表面活性剂形成微乳液时,一般不需要加入助表面活性剂。
4 微乳液的应用4.1 用微乳液提高原油采收率所谓提高原油采收率是指通过注入原来油藏中没有的各种物料驱替出残余原油。
经二次采油后,由于毛细管力的作用使油藏中大量的原油以油脉形式存留在油层的多孔性岩石中,对控制毛细管力起主要作用的是原油/盐水界面张力。
要想置换出原油就应使这个界面张力降低一万倍,达到超低,即降至10-6N/m～10-7N/m,而微乳液体系的超低界面张力正能满足此要求,因此微乳液是三次采油中一种较先进的方法,效果最好,尤其是中相微乳液体系,其两个界面的界面张力都能达到超低值,这种体系能使水驱后的残余油全部被驱出,因此受到人们的普遍青睐[18]。