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第5章 乳状液及微乳状液 --乳状液和泡沫

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表面活性剂第四章乳状液与泡沫

表面活性剂第四章乳状液与泡沫

02
表面活性剂能够稳定乳状液和泡沫，防止其破裂和聚结，从而
提高其在工业中的应用效果。
提高分散性和润湿性
03
表面活性剂能够提高固体颗粒的分散性和液体表面的润湿性，
有利于制备稳定的乳状液和泡沫。
THANKS
感谢观看
02 形成胶束
表面活性剂分子在溶液中聚集形成胶束，这些胶 束能够将油、水和固体颗粒包裹其中，从而稳定 乳状液。
03 防止液滴合并
表面活性剂分子在液滴表面形成保护层，防止液 滴合并，保持乳状液的稳定性。
表面活性剂在泡沫中的作用
降低界面张力
表面活性剂能够降低气-水界面张力，使气体更容易分散在水中， 形成稳定的泡沫。
稳定性定义
01
泡沫稳定性是指泡沫在一定时间内保持其结构和外观
的特性。
影响稳定性的因素
02 影响泡沫稳定性的因素包括表面活性剂的性质、液相
的粘度、气体的溶解度以及温度和压力等环境因素。
提高稳定性方法
03
通过选择适当的表面活性剂和调整溶液的物理性质，
可以提高泡沫的稳定性。
泡沫的破灭
破灭机制
泡沫的破灭可以由多种机制引起， 如重力、气体溶解度变化、液膜 破裂等。
乳状液类型
总结词
根据分散相和分散介质的类型，乳状液可分为水包油型（O/W）和油包水型（W/O） 两种类型。
详细描述
水包油型（O/W）乳状液是指水作为分散介质，油作为分散相的乳状液。这种类型的 乳状液通常外观呈透明或略带乳白色，广泛应用于化妆品、食品、医药等领域。油包水 型（W/O）乳状液则相反，油作为分散介质，水作为分散相，外观通常呈蓝黑色或暗
褐色，这种类型的乳状液在工业上有广泛应用，如涂料、油墨等领域。

乳状液

乳状液

1. 乳状液的定义及类型
由两种（或两种以上） ●定义 由两种（或两种以上）不互溶或部分互溶的液体形成的 分散系统，称乳状液。示例：牛奶、含水石油、乳化农药、 分散系统，称乳状液。示例：牛奶、含水石油、乳化农药、化妆 食品（如蛋黄酱）、 ）、乳化炸药等皆属此类 品、食品（如蛋黄酱）、乳化炸药等皆属此类 乳状液中一相为水， 表示。 ●类型 乳状液中一相为水，用“W”表示。另一相为有机物， 表示 另一相为有机物， 如苯、苯胺、煤油，皆称为“ 表示。 如苯、苯胺、煤油，皆称为“油”，用“O”表示。油作为不连续 表示 相分散在水中， 水包油型， 表示； 相分散在水中，称水包油型，用O／W表示；水作为不连续相分 ／ 表示 散在油中， 油包水型， 表示。 散在油中，称油包水型，用W／O表示。多重型，例，W/O/W ／ 表示 多重型，
（3）破乳技术 ）
——引入 工业生产中常遇到破乳问题， 如采出的原油是 ／ O 引入 工业生产中常遇到破乳问题，如采出的原油是W／ 型乳状液，必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。 型乳状液，必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。常用的破乳方法有
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在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用， ●添加无机盐 在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用， 对不同的乳化剂， 对不同的乳化剂，作用机理有所不同 ●温度变化 ——升温 可增加乳化剂的溶解度，降低在界面的吸附量，削 升温 可增加乳化剂的溶解度，降低在界面的吸附量， 弱保护膜；升温还可降低外相粘度，增加液滴碰撞机会， 弱保护膜；升温还可降低外相粘度，增加液滴碰撞机会，利于破乳 ——冷冻 也能破乳。非离子型乳化剂的乳状液在相转变温度 冷冻 也能破乳。 时处于不稳定状态， 时处于不稳定状态，不充分搅拌就会破乳 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸， ●添加酸 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸，皂变为脂 肪酸析出， 肪酸析出，失去乳化作用而破乳 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液， ●过滤 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液，液滴润湿过 滤材料聚集成薄膜，导致乳状液破坏。 滤材料聚集成薄膜，导致乳状液破坏。例，W／O型乳状液通过填 ／ 型乳状液通过填 充碳酸钙的过滤层， ／ 型乳状液通过塑料网 型乳状液通过塑料网， 充碳酸钙的过滤层，O／W型乳状液通过塑料网，都可能会引起破 乳

《基础化学》胶体和乳状液

《基础化学》胶体和乳状液
➢ 二、凝胶
在一定条件下，使高分子或溶胶粒子相互聚合连 接的线形或分枝结构相互交联，形成立体空间 网状结构，溶剂小分子充满在网状结构的空隙 中，失去流动性而成为半固体状的凝胶(gel)。
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第五章 胶体和乳状液
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第三节 表面活性剂和乳状液
➢ 一、表面活性剂 （一）表面张力
在恒温恒压下，沿着液体表面作用于单位长度 表面上的该种作用力，称为表面张力(surface tension)，用σ/ N·m-1表示。 一定温度和压力下，多相系统表面张力越大，系 统越不稳定，有自发降低表面张力的趋势。
均一性 稳定性 通透性 扩散速度 粘度 外加电解质离 子的影响
单相系统 稳定系统 不能透过半透膜 慢 大 不敏感，但加入大量电解质离子会脱水合膜 造成盐析
多相系统 亚稳定系统 不能透过半透膜 较慢 小 敏感，加入少量电解质反离子会抵消胶粒电 荷而聚沉
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第五章 胶体和乳状液
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第二节 高分子化合物溶液
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第五章 胶体和乳状液
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第一节 溶胶
➢ 当分散粒子的大小和光的波长接近或略小时， 如溶胶粒径在1~100nm之间，光波被分散粒子 散射，因此可从垂直方向观察到散射光带来自➢ （二）溶胶的动力学性质
溶胶粒子时刻处于无规则的运动状态，因而表 现出扩散、渗透、沉降等与溶胶粒子大小及形 状等属性相关的运动特性，称为动力学性质。
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第五章 胶体和乳状液
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第三节 表面活性剂和乳状液
乳状液的类型有两类，油分散在介质水中形成水 包油型(O/W)乳状液；水分散在油介质中形成 的油包水型(W/O)乳状液(如图5-11)。

【界面化学-课件】第11讲 乳状液和泡沫

【界面化学-课件】第11讲 乳状液和泡沫
液珠大于入射光的波长发生反射或折射现象。——液珠 大于 0.1m，乳状液呈不透明的白色，这是乳状液通常所具 有的外观。
液珠稍小于入射波长时，光的散射作用变得显著，体系 呈半透明状。
当液珠比入射光的波长小得多时，光可以完全透过，此 时为透明溶液，上述情况发生于液珠小于0.l m时，即所谓 的“微乳状液”中，其性质已不同于一般的乳状液。
h是一常数，代表乳化剂的水化作用对液珠有效体积的增 量，对所有的乳状液h约为1.3。
一、乳状液的一般介绍
但实际上h 与乳化剂的化学性质、浓度和连续相
乳状液
分类
水包油型乳状液 ——水为连续相，油分散在其中，如牛奶。 （O/W）
油包水型乳状液 ——油为连续相，水分散在其中，如含水原油。 (W/O)
多重乳状液 ——分散相的液滴中包含有连续相液体的细小液珠。
多重乳状液
一、乳状液的一般介绍
多重乳状液
水包油包水型 ——油分散在水相中， （W/O/W） 而油滴中又有小水珠。
其中，——乳状液粘度； 0——外相粘度； ——内相体积分数。
一、乳状液的一般介绍
局限 对于大多数用离子型乳化剂形成液态吸附膜的乳状 液，即使内相体积分数很低，上式的应用也有限制，因 为此时乳状液的分散相不能看做刚性球体。 若考虑到液珠形变和内相粘度的影响，对上式修正
修正 后，可得到下式：
式中i 为乳状液内相粘度，该式适合于r（相对粘度） 在1～6之间， 最高到0.16的体系。
根据分布曲线随时间变化的快慢可以衡量乳状液稳定性的大小。 乳状液颗粒大小的分布与油、水相的性质，乳化剂的性质和含量， 乳化的方式，以及进行乳化的温度有关。近代的仪器已能直接测量液殊 的大小，并自动给出分布曲线，根据曲线随时间的变化可知乳状液的稳 定程度。

第五章 乳状液 PPT

第五章 乳状液 PPT

水
水
油
油
水
水
油
油
2、乳状液的特点
多相体系，相界面积大，表面自由能高，热力学 不稳定系统。
稳定乳状液的因素
乳化剂 固体粉末 天然物质
在分散相周围形成坚固的保护膜； 降低界面张力； 形成双电层。
乳化剂(emulsifier)： 能使乳状液较稳定存在的物质。 乳化作用：乳化剂能使乳状液比较稳定存在的作用。
剂。这些化合物的分子量大，在界面上不能整齐排列，虽然 降低界面张力不多，但它们能被吸附在油水界面上，既可以 改进界面膜的机械性质，又能增加分散相和分散介质的亲和 力，因而提高了乳状液的稳定性。 常用的高聚物乳化剂有聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠盐以及聚 醚型非离子表面活性物质等。其中有些分子量很大，能提高 O/W型乳状液水相的粘度，增加乳状液的稳定性。
工业上，为提高乳状液的黏度，常加入某些特殊组 分，如天然或合成的增稠剂。
5、 液滴大小及其分布
乳状液液滴的大小及其分布对乳状液的稳定性有 很大的影响，液滴尺寸范围越窄越稳定。当平均粒子 直径相同时，单分散的乳状液比多分散的稳定。
6、粉末乳化剂的稳定作用
许多固体粉末如黏土、炭黑等是良好的乳化剂。粉 末乳化剂和通常的表面活性剂一样，只有当它们处在 内外相界面上时才能起到乳化剂的作用。
油 水
W/O型
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液。
液滴聚结速度
将油、水、乳化剂共存的体系进行搅拌时，乳 化剂吸附于油水界面，形成的油滴、水滴都有自发聚 结减小表面能的趋势。在界面吸附层中的乳化剂，其 亲水基有抑制油滴聚结的作用，其亲油基则阻碍水滴 聚结。
乳化剂溶解度
定温下，将乳化剂在水相和油相中的溶解度之比定 义为分配系数。

乳化理论_精品文档

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HLB 的加和性例题
混合乳化剂中存在甲、乙、丙三种组分，其 HLB 分别是8、14、16，其用量为 3.0、0.5、 0.5 ，求混合物的 HLB 值。 解：
3.0
8
0.5
14
0.5
16 9.75
3.0 0.5 0.5 3.0 0.5 0.5
3.0 0.5 0.5
例题：配方中HLB 的计算和选择
稳定性
室温
50℃
○
×
○
×
○
×
○
×
○
×
○
×
○
×
○
○
○
×
冻、熔点 × ○ ○ ○ ○ ○ × ○ ○
乳化剂在化妆品中的用量
乳化剂质量 油相质量 乳化剂质量
10%～20%
高纯度化乳化剂 非烃乳化剂 囊体乳化剂 液晶乳化剂 天然系乳化剂 其他
乳状液的基本性质
外观和液珠的大小？ 粘度？ 稳定性？
化妆品工艺学理论部分
第一节 乳化理论
乳状液基本类型 乳化剂 乳状液性质 乳状液制备
乳状液定义及分类
1. 乳状液
乳状液是一个非均相体系，其中至少有一种 液体以液滴的形式分散在另一种液体中。分 散的液珠直径一般大于 0.1μm。这种体系都 有一个最低稳定度，这个稳定度可因有表面 活性剂或固体粉末的存在而大大增加。
容器性质对乳状液类型的影响
水相
油相
煤油
变压器油
液体石蜡
容器 玻璃 塑料 玻璃 塑料 玻璃 塑料
蒸馏水
O/W W/O O/W W/O O/W W/O
油酸钠溶液（0.1mol·L-1） O/W 两种 O/W W/O —
—
磺酸钠溶液（0.1%）

5-第五章-液液界面

5-第五章-液液界面

牛 奶 脱 脂 制 奶 油
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一、乳状液的类型
1、乳状液的分类
乳状液中，一切不溶于水的有 机液体（苯、四氯化碳、原油 等）统称为“油”，用“O” 表示。根据分散相与连续相的 不同，可分为三大类：
水包油，O/W（水为连续相，油为分散相）
乳状液 油包水，W/O（油为连续相，水为分散相）
多重型，例，W/O/W、 O/W/O
应用：石油的三次开采。
25
六、乳状液的应用
1、控制反应
许多化学反应是放热的，反应时温度激剧上升，能促进副反应 的发生，从而影响产品质量。将反应物制成乳状液分散成小滴 后，在每个小滴中反应物数量较少，产生热量也少，并且乳状 液的面积大，散热快，因而温度易于控制。 高分子化学中常使用乳液聚合反应（如合成橡乳），以制得较 高质量的产品。
彩色胶卷生产中感光乳液的涂布
扑灭油类火灾的“轻水”灭火剂
10
第五章 液液界面
阅读
§5-1 液液界面的形成 §5-2 液液界面张力的现代理论 §5-3 超低界面张力 §5-4 液液界面上的吸附 §5-5 乳状液
11
第五章 液液界面
§5-1 液液界面的形成 §5-2 液液界面张力的现代理论 §5-3 超低界面张力 §5-4 液液界面上的吸附 §5-5 乳状液
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一、乳状液的类型
乳状液（emulsion）：由两种（或两种以上）不互溶或部分互溶 的液体形成的分散系统。其分散相粒子粒径一般在0.1~50μm。
奶
农
药
乳
化
含水原油、原油破乳
乳化（emulsification）：油水 混合生成乳状液的过程。
破乳（deemulsification ）：破 坏乳状液，使油水分离的过程。

乳状液与微乳液型制剂

乳状液与微乳液型制剂
WENKU DESIGN
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乳状液与微乳液型制 剂
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目 录
• 乳状液型制剂简介 • 微乳液型制剂简介 • 乳状液与微乳液型制剂的比较 • 乳状液与微乳液型制剂的制备技术 • 乳状液与微乳液型制剂的发展趋势与展望
于形成稳定的乳状液。
高透光性
微乳液外观透明或半透明，具有较 高的透光性，可透过光线。
热稳定性
微乳液对温度变化有一定的稳定性， 不易因温度升高而发生相分离。
微乳液的应用领域
化妆品
药物传递
微乳液在化妆品中广泛 应用，如面霜、防晒霜、
洗发水等。
微乳液作为药物载体， 可提高药物的溶解度和
生物利用度。
农业领域
PART 02
微乳液型制剂简介
定义 活性剂和助表面活性剂按适当比例混 合而成的透明或半透明的液体体系。
分类
根据组成和结构，微乳液型制剂可分 为单相和多相微乳液。
微乳液的物理性质
低界面张力
微乳液的界面张力较低，通常在 10^-7~10^-3 N/m之间，有利
微乳液的制备技术
热力学法
利用热力学原理，通过调节油、水、 表面活性剂和助表面活性剂的比例， 形成微乳液。
快速混合法
将油、水、表面活性剂和助表面活性 剂快速混合，通过高速搅拌形成微乳 液。
超声波法
利用超声波的振动和空化作用，使油、 水、表面活性剂和助表面活性剂混合 形成微乳液。
薄膜法
将油、水、表面活性剂和助表面活性 剂分别通过薄膜，在薄膜的挤压下形 成微乳液。

第五章 乳状液

第五章 乳状液
第五章 乳状液
1
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
概述 乳状液的制备和物理性质 乳状液类型的鉴别和影响类型的因素 影响乳状液稳定性的因素 乳化剂的分类与选择 乳状液的变型和破乳，微乳状液，乳 状液的应用，多重乳状液和液膜分离
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第一节
1. 乳状液的定义及分类
概述
乳状液、泡沫、悬浮液一般皆属粗分散系统，分散 相粒子的半径多在10-7 m以上。 定义 由两种(或两种以上)不互溶或部分互溶的液体形成 的分散系统，称乳状液。 乳状液的分散相被称为内相，分散介质被称为外相。 若某相体积分数大于74%，它只能是乳状液的外相。 示例：开采石油时从油井中喷出的含水原油、合成洗 发精、洗面奶、配制成的农药乳剂以及牛奶或人的乳 汁等等都是乳状液，食品如蛋黄酱、乳化炸药等皆属 此类。
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界面复合生成法 在油相中融入一种乳化剂，在水相中溶入另 一种乳化剂。当水和油相混并剧烈搅拌时，两种 乳化剂在界面上形成稳定的复合物，此法所得乳 状液虽然十分稳定但使用上有一定局限性。 轮流加液法 将水和油轮流加入乳化剂中，每次少量加 入，形成O/W型或W/O型乳状液。这是食品工业 中常用的方法。
5、 液滴大小及其分布
乳状液液滴的大小及其分布对乳状液的稳定性有 很大的影响，液滴尺寸范围越窄越稳定。当平均粒子 直径相同时，单分散的乳状液比多分散的稳定。
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6、粉末乳化剂的稳定作用
许多固体粉末如黏土、炭黑等是良好的乳化剂。粉 末乳化剂和通常的表面活性剂一样，只有当它们处在 内外相界面上时才能起到乳化剂的作用。
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几何因素(或定向楔)
乳化剂在界面层，呈“大头”朝外，“小头”向 里的几何构形，使表面积最小，界面吉布斯函数最低， 界面膜更牢固。

乳状液(emulsion)

乳状液(emulsion)

2012-5-2
4
●补充材料之一
乳状液的分层、 乳状液的分层、变型及破乳
——乳状液理论中，一个重要的问题是其分层、变形和破乳。它们 是乳状液不稳定性的三种表现方式，每个过程皆代表一种不同情况 。特殊情况下它们又可能是相关的
A、分层（creaming） 、分层（ ） （ 1）定义 ）
一种乳状液变成了两种乳状液，一层中分散相比原 来的多，另一层中相反。分层过程中，界面膜未破坏，故分层并未 破乳，但分层最终将导致破乳
（3）破乳技术 ）
——引入 工业生产中常遇到破乳问题，如采出的原油是W／O 型乳状液，必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。常用的破乳方法有
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●添加无机盐 在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用， 对不同的乳化剂，作用机理有所不同 ●温度变化 ——升温 可增加乳化剂的溶解度，降低在界面的吸附量，削 弱保护膜；升温还可降低外相粘度，增加液滴碰撞机会，利于破乳 ——冷冻 也能破乳。非离子型乳化剂的乳状液在相转变温度 时处于不稳定状态，不充分搅拌就会破乳 ●添加酸 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸，皂变为脂 肪酸析出，失去乳化作用而破乳 ●过滤 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液，液滴润湿过 滤材料聚集成薄膜，导致乳状液破坏。例，W／O型乳状液通过填 充碳酸钙的过滤层，O／W型乳状液通过塑料网，都可能会引起破 乳
●类型 乳状液中一相为水，用“W”表示。另一相为有机物，
如苯、苯胺、煤油，皆称为“油”，用“O”表示。油作为不连续 相分散在水中，称水包油型，用O／W表示；水作为不连续相分散 在油中，称油包水型，用W／O表示。多重型，例，W/O/W
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●乳化剂(emulsifier)
——定义 能使乳状液较稳定存在的物质。乳化剂能使乳状液比 较稳定存在的作用，称乳化作用 ——类型 多为表面活性剂，及某些固体粉末

表面物理化学 第5章 微乳状液

表面物理化学 第5章 微乳状液
微乳液的形成要有适当组成的表面活性剂、助表面 活性剂、盐浓度以及温度等多种因素，故需要制作相 图，寻找合适的组成和配方以及工艺条件。 影响微乳液形成的因素有4个：油、水、表面活性 剂和温度，需要用一个三棱柱表示。
其中油（O）可以是单组分，也可以是混合物；水 （W）可以是纯水，也可以是电解质溶液；表面活性剂 （S）可以是单一的，也可以是混合表面活性剂。 用的最多的是恒温相图，反映了某温度下体系的相 态随组成变化的情况。 右图是一个三元相图， 是表面活性剂在油水两相中 溶解度相当时的微乳液体系 的典型相图。等边三角形三 个顶点分别为水（W）、油 （O）、表面活性剂（S）。
（2）助表面活性剂的影响 单碳氢链的离子型表面活性剂在形成微乳时，需要 加入助表面活性剂（中等长度碳氢链的醇），主要是 起调节主表面活性剂临界堆积参数的作用。 助表面活性剂亲水基较小，插入表面活性剂定向单 层后，形成混合膜，使该混合界面膜的临界堆积参数 变大，有利于微乳液的形成
（3）反离子的影响 将阴离子表面活性剂的反离子由钠离子改为钾离子， 也能促进O/W型微乳液形成。原因是钠离子与水的结合 能力大于钾离子，即水化钠离子大于水化钾离子。换 成钾离子后，表面活性剂阴离子与反离子一起占的面 积变小，头基变小，有利于O/W型微乳的形成。
5.5 影响微乳体系形成 及其类型的因素
（1）表面活性剂分子几何构型的影响 只有能形成适当界面膜的表面活性剂或混合表面活 性剂体系才能形成微乳状液，关键在于所形成的界面 膜的自发弯曲的情况。 一般形成微乳状液表面活性剂的P值（临界堆积参数） 在1附近。P略小于1时，疏水基端体积较小，头基较大， 易形成O/W型微乳；P略大于1时，疏水端体积较大， 形成W/O型微乳；当P→1时，形成双连续相微乳。
该模型认为，当含水量在渗滤阈值之上时，油包水 型中水的液滴增多，导致液滴间发生频繁的黏性碰撞， 结果是在油连续相中形成许多细小的水通道，溶液中 反离子也能够通过，使得溶液导电能力迅速上升。含 水量继续增加，κ值也相应增加，一直达到最大κ值 时微乳转变为O/W型。 此时对应水的质量分数约为0.64，再继续增加水量， 体系的κ值反而下降，这是因为稀释的作用，使溶液 中离子浓度下降，电导率下降。 在该实例中ωc=0.16，在水的质量分数为0.43～ 0.64时为双连续型微乳，大于0.64时是O/W型微乳。

第5章 乳状液及微乳状液 --乳状液和泡沫

第5章 乳状液及微乳状液 --乳状液和泡沫
滴，形成图(a)与(b)中左半边所示的情形。
乳化剂吸附在液滴的界面上，以后发展成何种 乳状液，则取决于两类液滴的聚结速度：
（1）如果水滴的聚结速度远大于油滴的，则形成O/W型乳状液； （2）如果油滴的聚结速度远大于水滴的，则形成W/O型乳状液； （3）如果二者的聚结速度相近，则相体积大者构成外相。
HLB值越高，表面活性剂亲水性越强； HLB值越低，表面活性剂亲油性越强。 一般而言，HLB＜8，大都是W/O型乳状液的乳化剂。HLB＞10， 则为O/W型乳状液的乳化剂。
第五章 乳状液及微乳状液
第一节 乳化作用及乳状液的类型
乳化作用(emulsification)：在一定条件下使不相混溶的两种液体形成有一 定稳定性的液液分散体系的作用。 乳状液(emulsion)：被分散的液体(分散相)以小液珠的形式分散于另一连 续的液体介质(分散介质)中，这种一种液体以小液珠形式分散于与其不相 混溶的另一种液体中所构成的热力学不稳定体系；一般分散相的直径大于 100 nm，是一种粗粒分散系统。
影响乳状液类型的因素 相体积说
相
如果分散相均为大小一致的，根据液珠不变型的
体 球型立体几何计算，任何大小的球形最紧密堆积的液 积 理 珠体积只能占总体积的74.02%。
论
1910年，Ostward根据立体几何的观点提出
水的体积占总体积的26～74.02%时，O/W型、W/O型 两种乳状液都有形成的可能性。
例如：煤油与水之间的界面张力是35-40mN/m,加入适量 表面活性剂后，可以降低到1mN/m,甚至10-3mN/m以下。 这时，油分散在水中或水分散在油中就容易得多。
2) 界面膜的性质
界面膜的强度和紧密程度是决定 乳状液稳定性的重要因素之一。

乳状液与泡沫

乳状液与泡沫

9.2 泡沫

泡沫是指气体分散在液体中的分散体系(bubble)


可以看成是内相为气体的乳状液(Foam)
泡沫分散度较低，一般用肉眼即可分辨，属于粗 分散系统
与乳状液相比，相同点： 1. 都是不混溶或者部分混溶的流体 2. 稳定分散体系的存在需要表面活性剂 3. 粒子半径大于10-7m
9.2.1 泡沫的类型
的存在，来降低表面张力并形成坚实稳定的界面
膜。当使用某种方法使乳化剂失去作用的时候， 它所带来的性能也会消失，从而起到破乳的作用。 总之，就是消除乳状液的稳定因素。
破乳方法
1.离心分离法，如分离奶油 2.加入化学试剂，使其与乳化剂分子发生反应，从而使 之变性、失去乳化作用。如无机酸加入到脂肪酸皂 的乳化液中，使脂肪酸游离出界面 3. 过滤法，选择使分散相能够优先润湿的材料，用多 空滤板进行过滤 4. 电沉降法，如原油是W/O型乳状液，在电场下加剧水 滴的聚结，从而降低原油中的水分 5. 升温法，升温能够降低体系的粘度，加剧分散相颗 粒的运动和碰撞频率，有利于聚结 6. 机械搅拌，破坏界面膜 7. 加入电解质

动力学角度分析： 亲水基阻碍油滴的聚结 憎水基阻碍水滴的聚集
9.1.3 乳状液类型的鉴别方法
稀释法
在无机械搅拌的情况下，以组成乳状液的任一种液体， 加入到乳液中去： 如果能混溶，则此溶液为外相 如果不能混溶，则此溶液为内相 例如水的加入，如果混溶为O/W
染色法
水溶性染料 油溶性染料
加入 搅拌
乳液
1.
液壁变得越来越薄，最终导致膜的破 裂。并且是上部的气泡先先裂开，并 由上至下逐渐的破裂，此时泡沫的体 积稳定减少。 若中间壁膜率先破裂，破裂的相互连 成大气泡，泡沫中气泡密度减少，而 总体积不变。

微乳液PPT课件

微乳液PPT课件

• 表活剂用量= 0.4% 采出量为72.6ml（油）/g（表活剂）， 成本太高 • 表活剂用量= 0.25% 采油量只占水驱残余油的37.4%，效果不好 • 表活剂用量= 0.4% 采出量为127ml/g，驱油效果好
• 胶囊和微胶囊技术
–
胶囊以延迟破胶剂在油田中应用，改善裂缝导流能力，提高 33
油气井产量。
3
乳状液的结构
• 简单乳状液 • 双重或多重乳状
液：相当于简单乳
液的分散相（内相） 中又包含了尺寸更 小的分散质点，通 称包胶相，常用作 活性组分的贮器。
4
乳状液的制备 —— 混合方式
• 机械搅拌：以4000~8000r/min速度，设备简单、 操作方便；但分散度低、不均匀，易溶入空气。
• 胶体磨：国产设备可制取10mm左右的液滴。 • 超声波乳化器： • 均化器（homogenizer）：是机械加超声波的复
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。
26
水-表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图
各向异性 单相区
– 当盐量增加时，表活剂和油受到“盐析”，压缩 双电层，使O/W型微乳液的增溶量增加，油滴密 度下降而上浮，形成“新相”。
– 也可改变其它组分，来寻找匹配关系。
28
微乳状液的应用
• 石油工业：三次采油（?） • 能 源：提高辛烷值等 • 生化工程： • 日用工业：化妆品等
29
微乳状液的研究现状

2013M_07胶体与界面化学_乳状液和泡沫

2013M_07胶体与界面化学_乳状液和泡沫
33
目前研制出的品种很多，有用于露天矿的露天型 乳化炸药，用于中硬岩石爆破的岩石型乳化炸药 和用于煤矿井下的许用型乳化炸药，还有用于光 面爆破的小直径低爆速的乳化炸药。
乳化炸药现已广泛应用于各种民用爆破工作中，
在有水和潮湿的爆破场合更显示其优越性。
34
各组分作用
①氧化剂，提供有效氧参加氧化还原反应，主要
2.相体积的影响
乳状液的内相体积占总体积26%以下的体系是 稳定的，如果不断加入内相液体，其体积超过 74.02%，内相有可能转变为外相，乳状液就发生转 型。
25
乳状液的转型与破坏
乳状液转型
3. 温度的影响
有些使用非离子型表面活性剂作为乳化 剂的乳状液，当温度升高时乳化剂分子的亲 水性变差，亲油性增强。在某一温度时，由 非离子型表面活性剂所稳定的O/W型乳状液将
因为反应物分散成小液滴后，在每个液滴中反
应物数量较少，产生热量也少，并且乳状液对象界
面面积大，散热快，容易控制温度。
高分子化学中常使用乳液聚合反应，以制得较
高质量的反应物。
31
乳状液的应用
沥青乳状液
沥青的黏度很大，不便于在室温下直
接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其
制成O/W型乳状液，则表观黏度大大降低，
以及液珠与介质之间的摩擦，其主要来源是液珠表
面上吸附了电离的乳化剂离子。 在乳状液中，水的介电常数远比常见的其它液体 高。故O/W型乳状液中的油珠多数是带负电的，而 W/O型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成 扩散双电层，热力学电势及较厚的双电层使乳状液 稳定。
22
乳状液的制备
转相乳化法
（1）将乳化剂先溶于油中加热，在剧烈搅拌下慢慢加入温 水，加入的水开始以细小的粒子分散在油中，是W/O型乳状 液，再继续加水，随着水的增加，乳状液变稠，最后转相变 成O/W型乳状液。 （2）将乳化剂直接加于水中，在剧烈搅拌下将油加入，可 直接得到O/W型乳状液，若欲制得W/O型，则可继续加油直 到发生变型。

乳状液与泡沫PPT教案

乳状液与泡沫PPT教案

2.界面膜的性质
第22页/共46页
3.液滴双电层的排斥作用 乳状液的液珠上所带电荷的来源有：电 离、吸 附以及 液珠与 介质之 间的摩 擦，其 主要来 源是液 珠表面 上吸附 了电离 的乳化 剂离子 。 在乳状液中，水的介电常数远比常见的 其它液 体高。 故O/W型乳状 液中的 油珠多 数是带 负电的 ，而 W/O型乳 状液中 的水珠 则往往 带正电 。反离 子形成 扩散双 电层， 热力学 电势及 较厚的 双电层 使乳状 液稳定 。
4.1.2.4聚结速度
（1）如果水滴的聚结速度远大于油滴 的，则 形成O/W型乳 状液； （2）如果油滴的聚结速度远大于水滴 的，则 形成 W/O型乳 状液； 如果二 者的聚 结速度 相近， 则相体 积大者 构成外 相。
第17页/共46页
4.1.3 乳状液的稳定性与乳化
4.1.3.1乳状液不稳定性的表现
4.1.2.1相体积
第9页/共46页
一些乳状液的内相浓度可以超过0.74很 多，却 并不发 生变型 。
4.1.2.1相体积
（a） 不均匀液珠形成的密堆积乳状液示意图 （b） 形成多面体后密堆积乳状液示意图
第10页/共46页
4.1.2.2乳化剂分子构型 乳化剂分子的空间构型（分子中极性基 团和非 极性基 团截面 积之比 ）对乳 状液的 类型起 重要作 用。
第30页/共46页
1.加热破乳 升温加速乳状液液珠的布朗运动使絮凝 速率加 快，同 时使界 面粘度 迅速降 低，使 聚结速 率加快 ，有利 于膜的 破裂。
4.1.5.2 乳状液的破坏
2.高压电破乳 高压电场的破乳较复杂不能只看作扩散 双电层 的破坏 ，在电 场下液 珠质点 可排成 一行， 呈珍珠 项链式 ，当电 压升到 某一值 时，聚 结过程 在瞬间 完成。
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乳状液类型的鉴别方法
• 稀释法 • 染料法 • 电导法 • 滤纸润湿法
鉴别乳状液方法： 1．稀释法
水加到O/W乳状液中，乳状液被稀释； 若水加到W/O型乳状液中，乳状液变稠，甚至被破坏。
如牛奶能被水稀释， 所以它是O/W型乳状液。
鉴别乳状液方法： 2．染色法
将极微量的油溶性染料加到乳状液中：
1. 若整个乳状液带有染料颜色的是W/O
水
一价碱金属皂类，形状是：
亲水端为大头，作为乳化剂时，
油
容易形成O/W型乳状液。
二价碱金属皂类，极性基团为：
亲水端为小头，作为乳化剂，容易 形成W/O型乳状液
油 水
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液
影响乳状液类型的因素
液滴聚结动力学因素说
1957年Davis提出，乳状液的类型取决于两种液滴的聚结 速度。在乳化剂、油、水一起摇荡时，油相与水相都破裂成液
= 7 + 0.33×7+1.9 ➖0.475×12 = 11.21 - 5.7 = 5.51 (6) HLB = E/5 = MH/M×100/5 = MH/M×20
=方法(1)结果=13.40 实验测试HLB值：12.0 ~ 12.50
HLB将表面活性剂结构与乳化效率之间的关系定量地表示出来。 这种数值主要来自经验值，虽然有时会有偏差，但仍有其实用价值。
第五章 乳状液及微乳状液
第一节 乳化作用及乳状液的类型
乳化作用(emulsification)：在一定条件下使不相混溶的两种液体形成有一 定稳定性的液液分散体系的作用。 乳状液(emulsion)：被分散的液体(分散相)以小液珠的形式分散于另一连 续的液体介质(分散介质)中，这种一种液体以小液珠形式分散于与其不相 混溶的另一种液体中所构成的热力学不稳定体系；一般分散相的直径大于 100 nm，是一种粗粒分散系统。
HLB=亲水基值/亲油基值
(1) 完 全 为 环 氧 乙 烷 加 合 的 非 离 子 型 表 面 活 性 剂
E为分子中乙氧基的质量分数。 Nhomakorabea2)聚乙二醇和离子型乳化剂
相关系数 C 列于 P163 表 5.3 中。 (3)更复杂的离子型及非离子型表面活性剂的 HLB 值可用基团 HLB 值 加和法求得将表面活性剂分子分解为不同的基团，根据各基团的 HLB 值求得分子的 HLB 值：
型乳状液。
2. 如果只有液滴带色的是O/W型乳状液。
若用水溶性染料其结果恰好相反。
染色法微观示意图 (以苏丹Ⅲ为例）
10
检验水包油 乳状液
乳状液鉴别
加入水溶性染料 如亚甲基蓝，说 明水是连续相。
加入油溶性的 染料红色苏丹 Ⅲ，说明油是 不连续相。
鉴别乳状液方法： 3．电导法
通常O/W型乳状液有较好的导电性能，而W/O型乳状液的 导电性能却很差。（但若乳状液中有离子型乳化剂，也有较 好导电性）。
谢谢聆听~
第二节 决定和影响乳状液类型的因素
一、能量因素说 二、几何因素说 三、液滴聚结动力学因素说 四、相体积说 五、乳化剂的材质 六、两相的聚积速度 七、温度
影响乳状液类型的因素
若 膜油 > 膜水 若 膜油 < 膜水
界面能量说 构成O/W型 构成W/O型
这种说法是基于乳化剂在油水界面形成有两个界面的界面 膜，该界面膜也就有两个界面张力。
滴，形成图(a)与(b)中左半边所示的情形。
乳化剂吸附在液滴的界面上，以后发展成何种 乳状液，则取决于两类液滴的聚结速度：
（1）如果水滴的聚结速度远大于油滴的，则形成O/W型乳状液； （2）如果油滴的聚结速度远大于水滴的，则形成W/O型乳状液； （3）如果二者的聚结速度相近，则相体积大者构成外相。
HLB=(E+P)/5 式中 E——聚氧乙烯质量分数×100 ；
P——多元醇质量分数×100 。
（6）如果亲水基中只有聚氧乙烯而无多元醇，HLB值计算如下： HLB=E/5
如果是混合表面活性剂，其HLB值可用加权平均法求得： HLB(混合)=fA×HLBA＋(1－fA)×HLBB fA为表面活性剂A在混合物中的质量分数，这种关系只能用 于A、B表面活性剂无相互作用的场合。 计算出表面活性剂的HLB值后，还需要确定油水体系的最佳 HLB值，这样才能选出适合给定体系的乳化剂。
例如：煤油与水之间的界面张力是35-40mN/m,加入适量 表面活性剂后，可以降低到1mN/m,甚至10-3mN/m以下。 这时，油分散在水中或水分散在油中就容易得多。
2) 界面膜的性质
界面膜的强度和紧密程度是决定 乳状液稳定性的重要因素之一。
为了得到高强度的界面膜和稳定 的乳状液：
1）使用足量的乳化剂 2）选择适宜分子结构的乳化剂
瓜胶等)、纤维衍生物等。 • 固体粉末乳化剂包括金属碱性盐、炭黑、二氧化硅、黏土等。
二、选择乳化剂的一般原则
• HLB值法 • PIT法 • 浊点法 • 临界堆积参数法
1.HLB值法
HLB可用于衡量乳化剂的乳化效果，是选择乳化剂的一个经验指标。 HLB指表面活性剂分子中亲水基部分与疏水基部分的比值，也称为 亲水亲油平衡值。
鉴别乳状液方法： 4．滤纸润湿法
由于滤纸容易被水所润湿，将O/W型乳状液滴在滤纸上后 会立即辅展开来，而在中心留下一滴油；如果不能立即辅展开 来，则为W/O。 对于易在滤纸上铺展的油如苯、环己烷等，不宜采用此法鉴别。
鉴别乳状液方法：5．光折射法
利用水和油对光的折射率的不同,油对光的偏折本领较大。 令光从左侧射入乳状液，乳状液粒子起透镜作用： 若乳状液为O/W型的，粒子起集光作用，用显微镜观察仅 能看见粒子左侧轮廓. 若乳状液为W/O型的，与此相反，只能看到粒子右侧轮廓。
制备方法： 一步法：对于PIC转相，最终形成的是纳米乳液;而一步法制备多重结构，在
PIC转相过程中，停留在了多重结构乳状液。先在油相里面加水，形成了油 包水，继续加水的时候，不是直接形成了水包油，而是一个中间结构（多重 结构乳状液）。 两步法：先形成一个油包水，然后小心翼翼的加在水中，最终形成了多重结 构乳状液。对于乳状液来说，简单分有水包油和油包水两种情况。这是乳化 剂分别存在在油包水和水包油中的示意图。
多种基团的 HLB 值列于 P163 表 5.4 中。
教材P163表5.4中。
（4）对于大多数多元醇脂肪酸酯，HLB值计算如下： HLB=20(1－S/A)
式中 S——酯的皂化值； A——脂肪酸的酸值。
例如，甘油单硬脂酸酯的S=161，A=198，则HLB=3.8。
（5）对于皂化值不易得到的产品，如含聚氧乙烯和多元醇的非离子 表面活性剂，则可用下式计算：
乳状液的类型
乳状液分为以下几类：
（1）水包油型：以O/W表示，内相为油，外相为水，如牛奶等。 （2）油包水型：以W/O表示，内相为水，外相为油，如原油等。 （3）多重乳状液：以W/O/W 或 O/W/O 表示。
如果是“油”分散在水中所形成，称为 水包油乳状液，用符号油/水（或O/W）表示 。
不连续
牛奶、鱼肝油乳剂、农药乳剂等；
内相
连续
外相
O/W (水包油型)
4
如果是“水”分散在油中所形成，称为 油包水乳状液，用符号水/油（或W/O）表示
不连续
内相
油剂青霉素注射液、原油等。
连续
外相
W/O (油包水型) 5
一种乳状液的内相液滴又作为另一乳状液的外相，其中分散着与 之不混溶的另一液体的更小液滴，形成W/O/W或O/W/O型乳状液， 这一现象可以重复多次。此类乳状液统称为多重乳状液。
AEO7: 脂肪醇聚氧乙烯醚
HLB计算方法： (1) HLB = MH/M×20
= M(C14H35O8)÷M×20=331.4/494.7×20=13.40 (2) HLB = MH/M×20+C
=13.40-1.2 = 12.20 (3) HLB = 7 + Σ亲水基团的HLB ➖Σ疏水基团的HLB
界面膜的形成与膜强度是影响乳状液稳定 性的主要因素。
对于表面活性剂作为乳化剂的体系，界面 张力与界面膜性质有直接关系。随着界面张 力降低，界面吸附更多，膜强度增加，有利 于乳状液的形成和稳定。
3) 界面电荷
大部分稳定的乳状液都带有电荷。 界面电荷来源:
1)离子型表面活性剂作为乳化剂时，乳状液液滴必然带电。 2)不能发生解离的非离子表面活性剂,液滴通过从水相上吸附
若小于26%，只能形成W/O型乳状液； 若大于74.02%，只能形成O/W型乳状液。 此理论有一定的实验基础。
一些乳状液的内相浓度可以超过74.02%很多，却并不发生 变型。
有人制出了含90％～99％分散相的乳状液，很可能是分散 相粒子已不是球形，而是多面体形状。
（a） 不均匀液珠形成的密堆积乳状液示意图 （b） 形成多面体后密堆积乳状液示意图
HLB值越高，表面活性剂亲水性越强； HLB值越低，表面活性剂亲油性越强。 一般而言，HLB＜8，大都是W/O型乳状液的乳化剂。HLB＞10， 则为O/W型乳状液的乳化剂。
离子使自身表面带电。 3）液滴与分散介质发生磨擦，使液滴表面带电
结论：液滴表面的电荷密度越大，乳状液的稳定性越高。
4) 分散介质的黏度
乳状液分散介质的黏度越大，分散相液滴运动速度 越慢，有利于乳状液的稳定。
许多能溶于分散介质中的高分子物质常用来作 增稠剂，以提高乳状液的稳定性。同时，高分子物
质（如蛋白质）还能形成较坚固的界面膜,增加乳 状液的稳定性。
• 此转型温度为表面活性剂亲水亲油性质达适 图 离子型表面活性剂（A）硬酯酸钠
当平衡的温度，称为相转变温度(phase
和（B）软酯酸钠浓度与相转变稳定 间关系
inversion temperature)记作PIT。
谢谢聆听~