第5讲-微乳液法制备陶瓷颜料.ppt

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1、3.6微乳液法制备陶瓷颜料微乳液的概念微乳液研究背景和进展微乳液的结构类型、性质和特点微乳液的微乳液的形成机理微乳液的制备微乳液法制备颜料示例主要内容与重点两种互不相容的液体(极性相:一般为水;非极性相:一般为有机溶剂),在表面活性剂的作用下生成的热力学稳定的、各向同性的、外观透明或半透明的低粘度分散体系－微乳液（Microemulsion)。微乳液表面活性剂3.6.1微乳液的概念水油剂量小的溶剂被包裹在剂量大的溶剂中形成一个微胞，其表面被表面活性剂包裹。其粒径在1-100nm。大剂量表面活性剂小剂量微胞Micro

2、emulsion在微乳液体系中，每个微胞中固相的成核、生长，凝结等过程仅仅局限在一个微小的球形液滴内（纳米反应器）从而形成球形微粒，避免了微粒的进一步团聚的可能性。因此是制备纳米颗粒的好方法。3.6.2研究背景和进展早期认识：油和水不能完全混溶，但可以形成不透明的乳状液分散体系.1928年美国化学工程师Rodawald在研制皮革上光剂时意外地得到了“透明乳状液”1943年Hoar和Schulman证明了这是大小为8～80nm的球形或圆柱形颗粒构成的分散体系1958年Schulman给它定名为微乳液（microemu

3、lsion），意微小颗粒的乳状液。60-90年代，理论方面得到发展90年代以来，应用研究得到快速发展2009年最新报道中科院用绿色溶剂制备微乳液传统微乳液油水表面活性剂助表有机溶剂挥发，稳定性差中科院化学所利用绿色溶剂成功制备了超临界CO2包离子液体型微乳液、离子液体包离子液体型微乳液，无有机溶剂。组成微乳液的应用很广泛，在材料制备、石油、化妆品、高分子、纺织、造纸、印刷等领域都发挥着重要的作用，特别是农药、医学、化妆品、金属冷却液、液体洗涤剂、油田开采助剂、印染助剂等精细化工领域。微乳液与其它湿化学方法如沉淀法、

4、Sol-gel和水热法等结合在无机材料的制备方面有广阔的用途。3.6.3微乳液的结构类型油,滴在水中(O/W－水包油型)水,滴在油中(W/O－油包水－反相胶束型)油、水双连续型（B,C)①②③微乳液结构类型图O/W型W/O型pool油水双连续型是表面活性剂分子在油／水界面形成的有序组合体。表面活性剂与我們日常生活关系非常密切，牙膏，洗面乳，刮须膏、洗发水、洗衣粉、洗碗精、肥皂，乃至护肤乳液、面霜，甚至药品等均含有－到底是什么？（1）表面活性剂分子表面活性剂是喜欢滞留在固-液或气-液界面上的分子，通常具有亲水头基与疏

5、水尾链，如图所示，所以又称为“双亲分子”疏水基：—种与油分子有亲和性的基团。有直链型疏水基、支链型疏水基。疏水基又称之亲油基或憎水基。烃基CH3-CH2-CH2-CH2----CH2亲水基：－种能溶于水或易被水化的极性基团。如肥皂中的羧酸根(－COO－)和洗涤剂中的磺酸根(－SO3)等。十二烷基硫酸钠分子的结构示意图1-亲水基2-疏水基122.0nm0.5nm（2）表活结构（3）表活类型阴离子型阳离子型两性离子型表活分类离子型非离子型兼具二者特性此类分子的亲水性原子团並不解离，而是以极性官能团如羟基（-OH）、醚基

6、（-O-）、亚胺基（-NH-）等和水分子产生氢键，故称非离子型在低浓度时，溶液內与界面上的“表活”分子达到热力学平衡；“表活”可提供表面压力使液体的“表面张力”降低。当表活浓度升高至某一狭小范围，溶液的表面张力、电导率等物理性质，会产生显著的改变（此即临界微胞浓度－CMC）。（类似相变）现象－源于溶液中许多“微胞”的形成（4）表活与微乳液的生成３相２相微乳液相同时与过剩水相、过剩油相平衡表活分子在溶液中的分布与浓度关系a极稀溶液，b稀溶液，c-CMC浓度下溶液，d-大于CMC浓度下溶液ab预胶束cd单分子膜微胞表活

7、是一种两性分子，当在水中浓度很低时，其会吸附在空气和水的界面，亲水性的头部与水水合，使表面张力下降，其本身以单体存在（a）。随着表活浓度增加，其渐渐富集在水表表面，使空气与水直接接触的面积减少，表面张力下降。在水中的表活，则两个或三个分子聚集在一起，其亲油基彼此靠近，以减少水分子对它们的分散力，这种结构称预胶束（b）。ab预胶束当表浓度提高至界面吸附量到达饱和时，未能吸附在界面的表活分子，将会以数十至数百个单体的ＣＨ链相互聚集，使亲水头朝外与水分子接触，並将疏水部分包围攻以减少水分子和碳氢链的接触面积，这样的聚集体

8、称之为微胞（micelle）微胞形成时的表浓度称为临界微胞浓度（criticalmicelleconcentration,CMC－衡量表活的度量）c表示溶液已达到饱和吸附，不能再容纳更多的表活分子，只能在溶液内部增加胶束个数，反应其表面张力维持在同一个数值。(d)表面张力LogC(浓度)以ＣＭＣ为界，除表面张力发生质的变化外，其它如光散射、电导率、密度、粘度