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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。
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。
王洪海等：微乳液型脱漆剂的研究及应用 （２）溶解度参数相近规律；（３）溶剂化规律。 由于涂料成分的复杂性，单一的溶剂已不能达到溶解的 目的，在参考相关文献的基础上，本研究首先根据相似相容规 律，发现几种溶剂按一定比例混合后，可以较好地溶解该聚合 物。混合溶剂的配比，可按混合溶剂的溶解度参数计算公 式 计算，如式（１）所示。 Ｓｍ＝咖ｌ６ｌ＋ ２６２＋…＝Ｙ－．４， ・６ 式（１） 式中， ｉ为各组分的体积分数， 为各组分的溶解度 参数。
３．２微乳液增溶性、超低的界面张力 在Ｗ／Ｏ微乳液浸泡条件下，漆膜内外表面大量亚微孔、 缺陷更容易吸附溶剂。脱漆剂通过分子热运动形成的定向吸 附，很快将基材表面与漆膜之间的物理吸附转化为脱膜剂分 子与漆膜之间的化学吸附。这两种性质完全不同的吸附过程 其能量差异巨大。当漆膜浸泡在微乳液中，这种功能性化合 物通过分子热运动迅速润湿漆膜表面扩散渗透，在漆膜的内 外表面相应微孔或缺陷处形成有规则的定向吸附排列层，分 子间的各种力共同对漆膜表面发挥与粘附力相反的牵引拉伸 作用，漆膜迅速溶胀并快速剥离其粘接表面 。 依靠微乳液对漆膜的增溶浓缩原理，使它们在微乳液中 更容易发生醇解、酸解的反应，从而使高聚物漆膜发生溶胀， 达到迅速剥离脱除的目的，与它们在水溶液中的醇解、酸解反 应相比更迅速，反应温度可降低 。
４ 结 语
（２）该脱漆剂可用于醇酸树脂、聚氨酯、聚酯、环氧树脂等 漆膜的脱除，能在常温下以较短的时间脱除这些漆膜，适合工 业化生产需求，对环境友好、挥发性低。 参考文献 ［１］ 何运兵，李晓燕，丁英萍，等微乳液的研究进展及应用［Ｊ］．化 工科技，２００５，１３（３）：４１—４８． ［２］ 范绮莲．微乳液的应用简介［Ｊ］．广东化工，１９９８（２）：５１—５２． ［３］ 纪增淑．微乳液的工业应用［Ｊ］．４ＥＸ－时刊，１９９７，１１（８）：３—７． ［４］ 夏志国，刘云．脱漆剂的研究进展与展望［Ｊ］．日用化学工业， ２００４，３４（４）：２３５—２３８． ［５］ 杜克敏．脱漆剂及其发展前景［Ｊ］．中国涂料，２００５，２０（２）：４３ —４５． ［６］ 沈明，刘天晴，郭荣．ＳＤＳ／苯甲醇／Ｈ，０体系的相行为与结构 ［Ｊ］．物理化学学报，１９９６，１２（１Ｏ）：８８５—８９０． ［７］ 周雅．苯甲醇（醛）型脱漆剂使用性能研究［Ｊ］ 材料保护， ２００２，３５（５）：５０—５１． ［８］ 李凤兰，马永祥．醇醚型脱漆剂及其应用［Ｊ］．天津化工，１９９８ （２）：３０—３２． ［９］ 郭奕忠，彭美东．金属加工微乳液的研制［Ｊ］．广东化工，２００５， ３２（１０）：５６—５８，７６． ［１Ｏ］于占峰，刘娅莉，徐龙责．微乳液技术在涂料中的应用［Ｊ］．现代 涂料与涂装，２００３（２）：３８—４０． ［１１］熊金平，张海兵，左禹．高效脱漆剂的制备和腐蚀性研究［Ｊ］．电 镀与涂饰，２００６，２５（８）：３２—３４． ［１２］刘程，张万福．表面活性剂大全［Ｍ］．化京：化学工业出版社， １９９８，１０２４． ［１３］黄学卫，李金寿，崔宇峰，等．环氧富锌底漆漆膜脱漆剂的性能研 （１）本文研制的水基脱漆剂外观为一均匀略带淡黄色的 究『Ｊ］．涂料工业，２００７，３７（５）：６３—６５．
２００２中国有机硅学术交流会论文集・２１９有机硅微乳液的研究郭艳敏（北京化工二厂研究所，北京１０００２２）摘要：以Ｄ。
为原料采用乳液聚合法制备了有机硅微乳液。
在乳液聚合中，将有机硅环体先预乳化，再滴加到反应釜中；乳化剂由非离子表面活性剂和阳离子或阴离了表面活性剂复配而成。
以此工艺制得了稳定、透明的微乳液，将其用于织物的柔软整理，具有良好的使用效果。
关键词：微乳液，乳液聚合，孕，乳化荆有机硅乳液是有机硅主要产品之一，一般通用级乳液的平均粒径为３～５，，ｎｎ，稳定性不理想，外观呈白色乳状，在国外已逐渐被微乳液所替代．微乳液的颗粒非常细小，一般在０．０１—０．１ｔａｎ范围之间，甚至小于０．０１ｐｒｎ，仅是通用级乳液粒子的１／３０～１／３００，由于其平均粒径低于１１４光波波长。
透光率为６０一８０％，所以外观呈淡兰色透明，甚至象水一样清晰，稳定性好，不易破乳。
据报道其应用效果是通用级乳液效果的三倍，从而可减少使用剂量，降低实际成本。
微乳液自问世以来，已应用于印染、化妆品、上光、脱膜等各方面。
制备微乳液的方法从原料和工艺的不同可概括为两类；其一是以Ｄ４等单体为原料。
经乳液聚合制备微乳液“。
ｏ；其二是以含极性基团的硅油为原料，经机械乳化制备微乳“””１；这两种方法所制备的乳液离子型不同。
乳液聚合得到阴离子或阳离子型乳液，机械乳化法通常得到非离子型乳液，对于高分子量的硅油由于乳化难度较大，通常以乳液聚合法制备。
在此我们选用乳液聚合法合成微乳液，即以Ｄ４等单体为主要原料，配以乳化剂，在酸或碱催化下进行合成反应。
在工艺上采用滴加预乳的方法；即先制备预乳液，再将预乳滴加到底物中反应，得到微乳液。
１实验部分１．１原料Ｄ４：日本信越公司；Ｄ（磺酸类）：工业品；Ａ（聚氧乙烯醚类）：工业品；１２２７（阳离子表面活性剂）：工业品；１８３１（阳离子表面活性剂）：工业品；软水：本厂供水车问软水站；氢氧化钠：分析纯试剂。
１．２设备及装置胶体磨：立式胶体磨，新光动力机械公司；匀化器：１５Ｍ一８ＴＡ匀化器；美国高林公司；捣碎机：控温多用高速组织捣碎机，江阴周庄科研器械厂。
乳液聚合技术本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March乳液聚合新技术的研究进展摘要：乳液聚合方法具有广泛的应用范围,近期几年备受关注。
本文首先介绍了乳液聚合的基本情况，并着重介绍了一些新的乳液聚合方法和研究成果。
关键词：乳液聚合；进展前言：乳液聚合技术的开发始于本世纪20年代末期，当时就已有和目前生产配方类似的乳液聚合的专利出现。
30年代初，乳液聚合已见于工业生产。
随着时问的推移，乳液聚合过程对商品聚合物的生产具有越来越大的重要性，在许多聚合物如合成橡胶、合成树脂涂料、粘合剂、絮凝剂、抗冲击共聚物等的生产中，乳液聚合已经成为主要的生产方法之一，每年通过该方法制作的聚合物数以千万吨计。
【1】1．乳液聚合基本情况1.1乳液聚合定义生产聚合物的方法有四种：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合。
乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳状液中进行的聚合，体系主要由单体、介质(水)、乳化剂及溶于介质(水)的引发剂四种基本组分组成。
目前的工业生产中，乳液聚合几乎都是自由基加成聚合，所用的单体几乎都是烯烃及其衍生物，所用的介质大多是水，故有人认为乳液聚合是指在水乳液中按照胶柬机理形成比较独立的乳胶粒中，进行烯烃单体自由基加成聚合来生产高聚物的一种技术。
但随着聚合理论的逐步完善，对乳液聚合比较完整的定义应该为：乳液聚合是在水或其他液体作介质的乳液中，按照胶束理论或低聚合物机理生成彼此孤立的乳胶粒，并在其中进行自由基加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法。
乳液聚合体系至少由单体、引发剂、乳化剂和水四个组分构成，一般水与单体的配比(质量)为70/30～40/60，乳化剂为单体的 0.2％～0.5％，引发剂为单体的0.1％～0.3％；工业配方中常另加缓冲剂、分子量调节剂和表面张力调节剂等。
所得产物为胶乳，可直接用以处理织物或作涂料和胶粘剂，也可把胶乳破坏，经洗涤、干燥得粉状或针状聚合物。
微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备与表征微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备与表征是一项重要的研究领域。
它是通过在微乳液中将聚合物前驱体迅速聚合成微球，制备出基本无污染的纳米颗粒，具有很重要的应用意义。
下面我们将从制备步骤和表征分析两个方面来展开讨论。
一、制备步骤微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备需要按照以下步骤进行：1. 制备微乳液：将表面活性剂以一定比例溶解在水中，加入油相中，用高速搅拌器搅拌得到微乳液。
2. 加入聚合物前驱体：将聚合物前驱体加入微乳液中并搅拌，控制良好的温度、时间和pH值等条件，使前驱体快速聚合成微球。
3. 洗涤：将制备好的纳米聚苯乙烯微球用稀硝酸水洗涤，去除微乳液和表面活性剂等杂质。
4. 干燥：将洗涤后的微球在恒温箱中干燥，得到成品。
二、表征分析制备好的微球需要进行一系列的表征分析，常用的方法有扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)等。
1. 扫描电镜(SEM)：SEM可以观察到微球的形貌和表面形貌。
通过SEM图像能够发现微球的大小和形状，也能够检测到微球的表面形貌，了解微球的几何形状和微观特征。
2. 透射电镜(TEM)：TEM可以观察到微球的内部形貌和结构。
通过TEM图像能够发现微球的内部纳米结构和粒子分布，了解微球的粒径大小和内部结构。
3. 动态光散射(DLS)：DLS可以测量微球的尺寸分布和粒径分布。
通过DLS数据能够反映微球的粒径大小和粒径分布情况，为后续应用提供依据。
综上所述，微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备与表征是一项具有重要应用价值的研究，需要按照严格的步骤进行制备和表征分析。
通过适当的控制制备条件和科学的表征方法，可以制备出理想的纳米聚苯乙烯微球，在材料科学、能源科学等领域有着广泛的应用前景。
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]。
