第6章-微乳化技术及应用资料
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工程师园地文章编号:1002-1124(2004)02-0061-02 微乳液的制备及应用王正平,马晓晶,陈兴娟(哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:本文翔实的介绍了微乳液的结构、性质、制备以及应用。
关键词:微乳液;性质;制备;应用中图分类号:T Q423192 文献标识码:APrep aration and application of microemulsion M A X iao -jing ,W ANG Zheng -ping ,CHE N X ing -juan(Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China ) Abstract :In this article ,the conception ,structure ,properties ,preparation and application of micromeulsion havebeen summarized.K ey w ords :microemulsion ;property ;preparation ;application收稿日期:2003-12-16作者简介:王正平(1958-),男,教授,1982年毕业于浙江大学,硕士生导师,主要从事精细化学品的研究开发工作。
1 前言微乳液最初是1943年由H oar 和Schulman [1]提出的,目前,公认的最好的定义是由Danielss on 和Lindman [2]提出的,即“微乳液是一个由水、油和两亲性物质(分子)组成的、光学上各向同性、热力学上稳定的溶液体系”。
微乳液能够自发的形成,液滴被表面活性剂和助表面活性剂组成的混合界面膜所稳定,直径一般在10~100nm 范围内。
微乳液的结构有三种:水包油型(O/W )、油包水型(W/O )和油水双连续型。
O/W 型微乳液由油连续相、水核及界面膜三相组成。
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。
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。