纳米乳液乳化技术与应用展望

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1、.纳米乳液乳化技术与应用展望微乳（Microemulsion）是一个由油-水-表面活性剂-助表面活性剂组成的，具有热力稳定和各向同性的、清沏的多组分散体系。由于微乳液中分散相质点的半径通常在10～100nm之间，所以，微乳液也称纳米乳液。微乳液的理论、微乳技术和应用在过去的二十多年中得到了迅速的发展，特别是在石油危机的70年代,微乳技术在三次采油中所显示出来的巨大作用使微乳技术与应用迅速成为界面化学的一个十分重要而活跃的分支。90年代以来，除了在三次采油中的获得了更深入、更广泛的应用外，微乳的应用已扩展渗透在纳米材料合成、日用化工、精细化工、石油化工、生物技术以及环境科学等领域

2、。表面活性剂在纳米乳液形成过程中起着决定性的作用。1纳米乳液的形成、结构与性质1.1纳米乳液的形成与稳定纳米乳液与普通乳液有相似之处，即均有O/W型和W/O型，但也有两点根本的区别：⑴普通乳液的形成一般需要外界提供能量，如搅拌、超声振荡等处理才能形成；而纳米乳液则是自动形成的，无需外界提供能量；⑵普通乳液是热力学不稳定体系，存放过程中会发生聚结而最终分离成油、水两相；而纳米乳液是热力学稳定体系，不会发生聚结，即使在超离心作用下出现暂时分层现象，一旦取消离心力场，分层现象即消失，体系又自动恢复到原来的稳定体系。关于纳米乳液的自发形成，Prince提出了瞬时负界面张力形成机理。该机

3、..理认为，油/水界面张力在表面活性剂的存在作用下大大降低，一般为几个mN/m，这样的界面张力只能形成普通乳液。但如果在更好的（表面活性剂和助表面活性剂）作用下，由于产生了混合吸附，界面张力进一步下降至超低水平（10-3～10-5mN/m),甚至产生瞬时负界面张力。由于负界面张力是不能稳定存在的，因此，体系将自发扩张界面，使更多的表面活性剂和助表面活性剂吸附于界面而使其体积浓度降低，直至界面张力恢复至零或微小的正值。这种因瞬时负界面张力而导致的体系界面自发扩张的结果就自动形成纳米乳液。1.2纳米乳液的结构类型1.2.1纳米乳液的结构纳米乳液的结构也分为O/W和W/O两个类型。尽

4、管这一结构类型与油/水体积比有关，但它主要取决于界面的优先弯曲。如果界面是刚性的不能弯曲，就不能形成纳米乳液；只有当界面具有柔性可弯曲时，才能形成纳米乳液。如果界面凸向油相，则形成W/O型纳米微乳；若界面凸向水相，则形成O/W型纳米微乳。1.2.2纳米乳液的结构理论纳米乳液结构的理论主要有双重膜理论、几何排列理论和R比理论。本文重点介绍双重膜理论。双重膜理论即两相之间的中间相-吸附层拥有两个性质不同的界面，它们分别亲水亲油；这个中间相对两侧水和油相的相互作用强度决定了界面的弯曲及方向，因而决定了微乳体系的结构类型。由此可见，研究中间相的组成、结构、性质以及其它组份对中间相的影响

5、是研究表面活性剂纳米级乳化作用的最..关键环节。研究表明，中间相并不完全是表面活性剂，其中有许多油和水的渗入。在研究其它组份对中间相的性质影响时发现，如果W相分子更易渗透溶胀到中间相中去，如同钉进许多楔子一样，就可能使中间层向O相倾斜弯曲，从而形成O/W型结构；如果O相分子更多地楔进了中间相，即可能形成W/O型乳液。当有低碳醇一般为C4～C8醇存在时，低碳醇非常容易与中间相形成混合膜。在这种混合膜中，醇的存在相当程度地改变了表面活性剂在界面膜中的原有定向吸附；同时，也打乱了相邻水的定向排列，从而使混合膜的柔性大大提高，自乳化更易发生。低碳醇在微乳液形成中，特别是使用离子型表面活

6、性剂时，起着如下三方面的重要作用：①进一步降低了表面张力；②增加了界面的柔性，使界面易于弯曲；③调节HLB值并导致界面自发弯曲和微乳液的自发形成。通常形成O/W型微乳液所需要的醇/表面活性剂比较低，而形成W/O型微乳液所需的醇/表面活性剂比较高。由此可见，纳米乳液形成的两个必要条件是：①在油/水界面有大量表面活性剂和助表面活性剂混合物的吸附；②界面具有高度的柔性。1.3纳米乳液的性质..随着纳米乳液体系类型的变化，体系的一系列物理化学性质均有显著的变化。例如，纳米乳液体系中共存的各相的体积分数、油和水的增容量、界面张力、电导率、接触角、粘度等均出现有规律的变化。增溶作用和超低界

7、面张力是微乳两个最重要的性质，也正是这两个特性决定了纳米乳液在实际领域中的应用。例如，在三次采油中，要求注入的表面活性剂溶液与原油之间的界面张力达到10-3～10-5mN/m超低水平，并能自发形成纳米乳液以增溶大量的原油达到增产目的。2纳米乳液化技术的应用展望纳米乳液的超低界面张力以及随之产生的超强增溶和乳化作用是纳米乳液应用的重要基础。在过去的十几年中，纳米乳液在三次采油、农药微乳剂、医药微胶囊等领域中的应用迅速兴起。伴随着人们对纳米乳液基础理论愈来愈深入的研究，人们对纳米乳液乳化技术在石