第七章微乳化技术

这种乳状液由水相、油相和表面活性 剂组成，具有良好的分散性和稳定性 ，能够实现油水互溶，提高物质的溶 解度和生物利用度。
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。
《微乳化技术及应用》ppt课件
• 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。

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

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

Metal cluster
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

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：
水核半径∝ 表面活性剂 微乳液界面膜的影响 不同的表面活性剂形成反相胶束的聚集数不同，因而构成的水核大 小和形状也不同。对于不同类型的表面活性剂，若碳原于数相同，则所 形成的反相胶束聚集数大小顺序： 非离子表面活性剂＜阳离子表面活性剂＜阴离子表面活性剂
微乳液中纳米微粒的形成机理：
水核 作为“微型反应器”，其大小可控制在10～100nm，是理想的
化学反应介质。
微乳液的水核尺寸是由增溶水的量决定的，随增溶水量的增加而增大。
化学反应就在水核内进行成核和生长，由于水核半径是固定的，由于界面 强度的作用，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换受阻，在其中生成
Step 3 Reaction, nucleation and growth of primary particle Metal cluster
surfactant
Reduced particle
Reducing agent Organic solvent
Step 1 Solubilization of reactants A
微乳液物理性质的应用 将低浓表面活性剂胶团溶液注入油井
驱油工艺
用较高浓度表面活性剂，且注入的浆液是由三种或 更多组分构成的微乳液 油藏化学中提高原油采收率 微乳燃料 微乳农药 食品工业中的微乳液 微乳用于保护生态和改善环境 洗涤液、化妆液 其他领域
用于洗涤和吸收各种污染物； 可以改善环境而巳具有更高的燃烧效能。
反胶团微乳液制备的方式
（ I）
反应物A 发生化学反应

Ｊ乳化技术及应用的研 究
悄灾广
（ 辽宁康博士集团鞍 山智邦化学有限公司， 宁 台安 辽 １４ ０ ） １１ ０
【 要】 介绍 了 摘 微乳液的特性、 形成机理 以 及微乳化技术在各行业中的应用 ， 对其发展前景进行 了展望。 【 关键词 】 微 乳液 ； 微乳化技术； 应用
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 加 以限制 ， 减少柴油机 Ｎ ｘ Ｏ 排放 的对策 之一是采用水乳化燃 料 ， 水乳化燃 热力学稳定 的、 向同性、 观透明或半透 明、 各 外 粒径 ｌ １０ ｍ的分散 体系 料 已成为可减少 ３ ％左右 Ｎ ｘ 一 ０ｎ ０ Ｏ 排放 的一种最有效 的方法。三是提高经济 称为微乳液 。根据表面活性 剂性质和微 乳 液组 成 的不同 ， 微乳 液可呈 现 效益 。 的微乳 化剂可 以在每 吨柴油使 用 中节省 ５０— ０ ０ 不等。 目 好 ０ １０ 元 为水包 油和 油包 水 两种 类 型。制备 微 乳 液 的技 术称 之 为微 乳 化 技术 前 ， 在我国柴油微乳 化技术 已经有 了一定的发展 ， 但至今 尚未大面积推广 （Ｅ ） Ｍ Ｔ 。它是由 Ｈ ａ 和 Ｓｈ ｌ ａ ９ ３ ｏ ｒ ｃｕ ｎ１４ 年发现 的 ， ｍ 并于 １５ ９９年将油 一 水 使用。这说 明仍存在有待于进一步研究解决 的问题 ： １ 微乳化过 程和机 （） 表面 活性剂 一 助表 面活性剂形成的均相体 系正式定名为微乳 液（ ｉ ｏ 理还需要做更深入的研究和探讨 。（ ） 品质量仍是制 约微乳化 柴油 应 ｍｃ — ｒ ２产 ｅ ｕｓ ｎ 。 ｍ ｌｏ ） ｉ 用的关键 因素之一 ， 研制价格 低廉 、 化效 率高、 乳 乳化 质量 过硬的乳化 剂 是微乳化柴油推广应用的前提 。（ ） ３ 对微乳化柴油 的性 能， 如微乳 化柴油 １ ．微乳液特性 拒水性、 发火性 、 稳定性 、 低温性 、 腐蚀性等性 能如何 ， 还需要认 微乳液具有 以下特性 ： １ 超低 的界面张力 ： （） 在微乳 液体系中油／ 水界 的互溶性 、 ４使 经济性 、 排 面张力可降至超低值 ｌ ． —１ 一ｍ ． Ｏ３ ０ Ｎ ｍ～。 （ ） 大 的增 溶量 ： ／ 型 真研究和探索和改进。（ ） 用微乳化 柴油 的发 动机动力性 、 ２很 ｏｗ 以确定取 得最佳 节油和排 放效果 的掺水 量和工 微乳液对油 的增溶量 一般为 ５ 左右 ， ＷＩ ％ 而 Ｏ型微乳液 对油 的增 溶量一 放特性需要进一 步考察 ， 般为 ６ ％左右。（ ） ０ ３ 粒径 ： 微乳液液滴 的大小一般为 １ 一ｌＯ ｍ。 ０ Ｏ ｎ 胶束的 作条件。 ４５ ． ．微乳化技术在农药行业 中的应用 大小一般为 １￣ ０ ｍ， ＇ １ｎ 微乳液的粒径介 于胶束与乳状 液之间。（ ） － ４ 热力学 微乳化农药是 利用 微乳 化高 新技 术对传 统农 药进行 改性 增效 的技 稳定性 ： 微乳液很稳定 ， 长时间放置也不会分层和破乳。 术。它在生产过程 中不使用三苯类溶 剂 ， 降低 了生产成本 ， 减少 上环境污 ２ ．微乳液的形成机理 能有效地 附着在植 物 关于微乳液的形成机理 ， 历史上提出了许多理论 ， 中以 Ｗｉ ｏ 的 Ｒ 染。微乳化 能形成 比乳剂 型农 药更 小 的喷 雾颗粒 ， 其 ｎｒ ｓ 叶面上 ， 具有更好 的粘 附， 铺展 ， 湿和渗 透作用 ， 润 能更好 地发挥药效 ， 从 比理论更为完善。Ｒ比理论从分子 间相 互作用出发 。 为表面活性剂 、 认 助 表面活性剂、 水和油之 间存在着相互作 用 ， 并定 义 Ｒ＝（ ｃ—Ａ ｏ ｉ ／ 而提高农药 的药理性能 和利 用 效率 。微 乳 化农 药能 降低农 药原 油用 量 Ａ ｏ ｏ—Ａｊ ） ０ 不使用有害溶剂 ， 降低生产成本 ２ ％以上 。微乳化农药 的生产 ０ （ ｃ —Ａ ｗ Ａ ｌ 。式 中 Ａ ｏ Ａ ｗ分别为油 、 与表 面活性剂之 间的 １ ％以上 ， Ａｗ ｗ — ｈ） １ ｃ和 ｃ 水 现有农 药生产厂不需新增装 置 ， 只需对设 备稍加 改造及可 内聚能 ， ｏ 和 Ａ ｗ分别为油分 子之间和水 分子之 间的 内聚能 ， ｉ为表 工艺比较简单 ， Ａｏ ｗ Ａｉ 面活性剂亲油基之间 的内聚能 ，ｗｗ为表 面活性剂 亲水 基之间的内 聚能。 生产 。 Ａ ４６ ．．微乳化技术在原油 开采 中的的应 用 微乳液体系中可以分为 ４个类 型 Ｗｉｓｒ、 ｎｏｌ、 ｎｏｌｌ Ｗｉｓｒ ｎｏｌＷｉｓｒ Ｗｉｓｒ 和 ｌ ｌ ｎｏⅣ。 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 Ｗｉｏ ， １是水包油型微液 ； ｉ ｏ ｌ ｌ ｒ Ｒ＜ ， ｓＩ Ｗ ｎ ｒ ， ｌ是油包水型微乳液 ； ｎｏ ｓ ｌ Ｒ＞ ， Ｗｉ ｒ ｓ 二次采 油是指 用 Ⅲ是 Ｉ Ｉ 的中间相 ， １ 为中相微乳液 ， 和 Ｉ Ｒ＝ ， 是双连续 相结构。其 中 Ｗｉ 出参与原油 。一次采油是靠地 下油藏 自身 的压力开采 ； ｎ — 注气或注水等手段是油藏 中局 部增 加压力 ； 次采油则 是指二 次采油后 三 ｓ ． ｎｏ Ｉ、 ｎｏ１ 为三相体 系， ｏ Ｗｉ ｒＩ Ｗｉ ｒ １ ｄ ｓ ｓ １ 在加入合 适表面 活性 剂时可 以形成 所采用的任何技术 ， 微乳液驱油是其 中比较有效 的一种 。 ＷｉｅＩ 为单相体系 ， ＷｉｅⅢ的特殊形式。 ｒｒＶ， ｉ 是 ｒｒ ｉ 微乳技术用于三次采油 ， ６ 从 ０年代就 已开始 ， ７ Ｏ年代 的两 次石油危 ３ ．乳化剂 的选 用与乳化 方式 的选择 机大大加速 了这方面的工作。微乳液驱油之所 以能驱油最主要 的原 因是 微乳化技术主要包括乳化剂的选用 与乳 化方式 的选择 。 目 常用的 前 微乳液能产生超低的油 一 驱替液界面张力。 乳化剂有天然 的， 也有合成的 ， 包括 亲水性 高分子材 料 、 固体 粉末和 表面 ４７ ． ．微乳化技术在润滑剂 中的应用 活性剂三 大类 ， 必要 时也可采用 两种 以上 材料形 成的混合型乳化剂 。 乳化 金属加工按 时用特性 分为金 属切削液 和金属成 型液 （ 含拉拔 、 轧制 、 剂 的选用应综合考虑乳化 性能 ， 剂稳定 性、 乳 毒性 、 价格 等因素 。乳化 方 锻压等） 两大类 。每一 品种再按介 质状况分 为油 基型（ ｔｉ ｎｏ ） ｓ ８ ｌ 和水基 ｒ ｉ 式应根据制剂制备 的要求合理地选用 ， 目前常用的乳化设备有搅拌器 、 胶 型（ ａｒ ｕ ） Ｗ ｔ ｆｉ 。水基 液又分为可溶性油（ｏ ｂ ｉ 、 ｅｌ ｄ Ｓｌ ｌ Ｏｌ 半合成液 （ｅ ｉ ｕｅ ） Ｓｍ — 体磨 、 超声波乳化器 、 高速搅拌器 、 高压乳匀机等。 ｓ ｔ ｔｓ（ ｙ ｈ ｉ ） 亦称 为微乳 液 （ ｉ ｏｍ ｌ ｎ ） 合成 液 （ ｙｔ ｔｓ 。乳化 ｎ ｅｃ ｍｅ ｅ ｕｓ ） 和 ｒ ｉ ｏ Ｓ ｎ ｅ ｃ） ｈｉ ４ ．微乳液的应用 液是矿油中加入乳化剂溶 于水后形 成 的； 半合成 液是 由油 、 表 面活性 水、 ４１ ． ．微乳液在化 妆品中的应用 剂、 助表面活性剂 、 和各种添加 剂形成 的透 明油状 液体 ； 合成 液则完 全不 微乳 液比起乳状液来制取化妆品时有以下许多 明显 的优点 ： １ 光学 含 油 ， （） 是一些化合物直接加 入水后 形成 的透明液 体。微乳化 油是一种 介 透 明， 任何不均匀性或沉淀 物的存在都 容易被 发觉 ； ２ 是 自发形成 的 ， 于乳 化油和合成切削液之 间的新 型金属加 工液产 品 ， （） 它既具 有乳化 油的 具有节能高效的特点 ；３ 稳 定性好 ， 以长期储藏 ， （） 可 不分层 ；４ 有 良好的 润滑性 ， （） 又有合成切 削液的清洗性 ， 逐步发展 为乳化油和合成液的换代产 增溶作用 ， 以制成含油成分 较高的产 品 ， 可 而产 品无油腻 感 ， 通过 微乳液 品。 的增溶性 ， 还可 以提高活性成分和药物 的稳定性 和效 力 ； ５ 胶束粒子细 （） ４８ ． ．微乳化技术在萃取分 离中的应用 小． 易渗入皮肤 ；６ 微乳 液还可 以包裹 Ｔ ２和 Ｚ Ｏ纳米粒子 ， （） ｉ ０ ｎ 添加在化 微乳液作为分离介质具有很 多独 特的性 质 ， 如纳 米尺度 的球 形或 双 妆品中具有增 白、 吸收紫外线 和放射红 外线等 特性。所 以微乳 液化妆 品 连续结构 ， 快速聚合又再分离 的动力学结 构 ， 和增溶特性 。利用微乳 液作 近年来发展 非常迅 速 ， 在化妆品的多个领域得到 了很好 的应用 ， 市场前景 为分离介质具有分离速度快 、 分离效 率高 、 择性好 等优点 ， 选 可应用 于多 非 常广 阔。 种领域 中的萃取分离。 ４２ ． ．微乳液在美发 中的应用 ５ ．结 论 及 展 望 曾有一些文献比较 了微乳 液和一 般乳状 液与 头发 中角蛋 白的作用 ， 半个世纪以来 ， 液的理论研究和应用开发取得 了显著 的成就 ， 微乳 尤 称硅油类微乳液 ， 具有 较低的 表面能 、 因其 内聚力 和剪切 黏度 ， 可降 低头 其近几年以来 ， 微乳技术应用 研究发 展更快 �