表面物理化学 第5章 微乳状液.ppt

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1、第5章微乳状液5.1微乳状液的定义“微乳状液”（microemulsion）是Schulman于1943年首先提出来的，Schulman等对一种全新的分散体系进行研究后发现，表面活性剂用量较大并加入相当量的脂肪醇等物质时，可以得到粒径为几个纳米到100nm的透明或半透明乳液。1958年，Shah完善了微乳液的概念，将微乳液定义为：两种互不相溶的液体在表面活性剂界面膜的作用下形成的热力学稳定的、各向同性的、透明的均相分散体系。两种互不相溶的物质一般一种是水，另一种为极性小的有机物。微乳液已广泛用于农业、医药、化妆品、机械切削液、上光蜡等方面，并且在药物微胶囊化、纳米材料制备以及提高原油采收率等

2、方面均有独特的优点，应用前景十分广阔。微乳状柴油是一种多相分散体系，它是将柴油极小的液滴，分散在另一种与其不相混溶的液体之中，所构成的直径在10nm～100nm之间的分散相粒子。5.2微乳状液的形成（1）Schulman法将油、水和表面活性剂均匀混合后，向其中滴加助表面活性剂，加到某一定量时该体系瞬间变得清亮透明，即形成微乳液。（2）Shah法将油、表面活性剂和助表面活性剂按一定比例混合均匀后，向其中滴加水或水溶液，当水含量达到一定值时便会瞬间形成透明的W/O型微乳液。若继续往油中加水，作为分散相的水会经历球体→不规则柱体→层状或双连续结构→水成为连续相的一系列变化，最终形成O/W型微乳液。

3、注意：实验表明，若用离子型表面活性剂，则需要一定量的助表面活性剂（有机醇、胺、酸等）才能制备出微乳状液。对于非离子型或碳氢短链离子型表面活性剂，不需要助表面活性剂也能制备出微乳状液。5.3微乳状液的类型与结构微乳状液有水包油型（O/W）和油包水型（W/O），微乳状液还有双连续相，即油和水都是连续的。Winsor发现微乳状液可能有三种相平衡情况：①WinsorⅠ型：在水包油微乳体系中出现微乳与过剩油组成的两相平衡体系，过剩的油处于上部，微乳处于下部，得到下相微乳。②WinsorⅡ型：在油包水体系中出现微乳与过剩水组成的两相平衡体系，此时微乳处于水相上部，得到上相微乳。③WinsorⅢ型：在双连

4、续相中，出现微乳与过剩油和水组成的三相平衡体系，上层是油，中层为微乳，下层是水，得到中相微乳。④WinsorⅣ型：均匀的微乳体系。表面活性剂在微乳的形成过程中起着重要的作用。它主要存在于油水界面膜中，表面活性剂亲水基团向着水，疏水基团向着油，形成定向排列的单层，且表面活性剂的两端分别会发生溶剂化作用，溶剂插入定向排列的表面活性剂分子之间。微乳状液的结构就是由表面活性剂的定向单层为主所形成的界面膜将不相混溶的两种液体分隔成微小区域，这个微小区域是孤立的。5.4微乳状液的性质（1）微乳的分散程度大，均匀微乳液分散相的液珠大小一般在几个纳米到100nm之间，微乳的分散相粒子大小是均匀的（2）微乳是

5、热力学稳定体系微乳是自发形成的热力学稳定体系，在超离心场下不分层。而乳状液只有在乳化剂作用下可以在一定时间内不分层，但最终还是要分层的。（3）微乳增溶量大正常胶束对油的增溶量一般为5％左右，而O/W型微乳液对油的增溶量可高达60％。（4）微乳具有超低界面张力中相微乳的中相与下相间和中相与上相间的界面张力都很低，且基本相等，可达到10-4数量级。（5）微乳体系的流动性大粘度小层状液晶粘度大些，六方相液晶粘度更大。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

6、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。（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

7、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。（4）阴阳离子表面活性剂混合物的影响阴阳离子表面活性剂混合物可以使临界堆积参数P增加，有利于O/W型微乳液形成。（5）表面活性剂疏水基支链化的影响疏水基支链化并增加其相对分子质量，可以调节临界堆积参数达到微乳形成的要求。（6）电解质的影响加入电解质，更多的反离子进入离子型表面活性剂的Stern层，