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乳化剂选用现实切磋

宣布时候:2015-07-07      阅读次数:3041次

HLB法作为大略挑选乳化剂是较普遍操纵的方式,已相沿多年,但也存在着严峻的规模性。

HLB值并不能标明一个外表活性剂的乳化感化的效率(Efficiency,即所需乳化剂的浓度)和效率(Effectivenes,即构成乳液的不变性),而只能表现出构成乳状液的能够范例。乃至在某些环境下连乳状液的范例也不能完全必定。在不少的环境下,一种乳化剂可随浓度不同或用量之几多,而使所得乳液为O/W或W/O型。偶然,乃至用HLB值2~17之间的外表活性剂皆可制备出水包油型乳状液。HLB法首要的题目是末能公道地斟酌乳化前提改变时,HLB值的变更,即温度、水相和油相的性子、帮助外表活性剂和别的增添剂的存在等。
1964年Shinoda等人提出相改变温度法(Phase Inversion Temperature,简称PIT法)和1975年,Marszall提出乳液转相点法(Emulsion Inversion Point,简称EIP法)。PIT和EIP法都是以乳液相改变道理为根本的方式,因为其斟酌到各类影响亲水-亲油均衡的身分,以是,这两种方式较HLB法更靠近现实的乳化进程。大批尝试已证明,外表活性剂的消融度、外表活性和HLB值是随温度而明显地变更。Shinoda等人系统地研讨了外表活性剂-油-水系统的性子与温度的干系,发明温度变更对外表活性剂亲水性有较大的影响,出格是对普通的非离子外表活性剂。温度增添,将使其亲水基(大多是聚氧乙烯,即POE)的水合水平削减,从而降落了外表活性剂的亲水性。是以,若用这一外表活性剂在较高温时能制得O/W乳状液,当温度降低时能够改变成为W/O型乳状液;反之亦然。对其一特定的外表活性剂(如含聚氧乙烯的非离子外表活性剂)-油-水的系统,存在着一较窄的温度规模,在该温度以上,外表活性剂溶于油相,而在该温度以下溶于水相,当温度逐步降低时,系统由O/W型乳状液改变为W/O乳状液,产生转相的温度称为相改变温度(PIT),PIT是该系统的特征。PIT亦称为HLB 温度。在特定系统中,相改变温度是外表活性剂的亲水、亲油性子在界面上到达均衡的温度。在研讨相改变温度时,操纵“亲水-亲油呈均衡的外表活性剂”作为参考状况,即在特定系统中,若是外表活性剂处于该状况,其亲水、亲油性到达恰当的均衡,表现出一些独有的性子,如乳状液在PIT时,有强的加溶才能,超低的界面张力等。这些景象是因为在过渡温度规模四周构成所谓外表活性剂相,该相的布局仍不很清晰。在三相图中可察看到一个含外表活性剂相的相区。在PIT处,构成外表活性剂相所需的外表活性剂量为最低值。在PIT四周,存在外表活性剂、油和水相构成均衡的相区。
与普通液体的临界景象类似,油或水在外表活性剂相有最大的加溶感化或超低的界面张力等景象,这与第三外表活性剂相呈现有关。在某一恒定的温度区下,三相共存相区是由外表活性剂-油相、外表活性剂-水相、水相-油相三个互溶订交替地堆叠而构成的。是以,对非离子外表活性剂系统,三相区的下限(或下限)温度响应于外表活性剂-水相(或外表活性剂-油相)临界消融温度下限(或下限)。三相区是呈现在油-外表活性剂和水-外表活性剂相的两个临界点之间(图1)。温度对离子外表活性剂的HLB值的影响较小。但是,在恰当盐含量、帮助外表活性剂和某些特别布局的外表活性剂存在时,也会察看到三相区的存在。内聚能(cohesive energies)是描写SAA、油、水构成的系统中,各类份子之间彼此感化强弱的参数。Winsor(1948年)提出内聚能现实,并用内聚能比值,即R=Aco/Acw作为会商份子有序组合体的根基参数,式中Aco表现SAA份子与油份子之间的亲协力巨细;Acw表现SAA份子与水份子之间的亲协力,表现了二者的互溶性。R值表现SAA(或加上助SAA)在水油界面之间构成界面膜,在某种前提下,是向油侧曲折,仍是向水侧曲折。从曲折的趋向,可展望各类布局的份子有序组合的构成、转换和不变性。Beerbower和Bourrel1617别离提出了加倍完全的内聚能比值公式:R=(ACO-AOO-ALL)/(ACW-AWW-AHH) 是以,由以上公式对O/W型乳状液HLB=12~15,R=0.58~0.29(R<1);对W/O型乳状液HLB=5~6,R=2.30~1.90(R>1);在转相点四周HLB=9~10,R=1.25~0.85(R≈1)。是以,R把HLB和内聚能密度连系,可更定量地对乳化剂挑选停止评价。

操纵非离子外表活性剂制备O/W乳状液的不变性与界面膜的水合水平有紧密亲密的干系。是以在比拟不同外表活性剂系统的效率时,测定其水合水平是非常首要的。在某一恒定温度下,测定不同HLB值的外表活性剂系统的乳液转相点(EIP)可作为含有外表活性剂的界面膜水合水平的量度,同时也是开端挑选能够的外表活性剂有效的方式。
EIP是指油、水和乳化剂构成的乳状液,在某一温度下,W/O型乳状液改变为O/W型乳状液的改变点。EIP以当相改变时每立方厘米油相所增添水的立方厘米数表现。
跟着乳化剂的HLB值的增添,某一给定油相系统的EIP有降落的偏向;对单一或夹杂的外表活性剂系统EIP存在最低点(见图4),与最低点响应的HLBO/W乳液表现出最大的不变性。Marszall等人按照吸附的非离子外表活性剂单层膜凹或凸曲率变更诠释相改变进程。在起头时,油相成份占上风,界面膜凸向油相,成果构成W/O型乳液。当水逐步加至油-外表活性剂的夹杂物中,外表活性剂层的亲水局部溶胀,到达某一含水量时,单层吸附膜的曲率靠近于零。对该系统,给定外表活性剂系统的亲水-亲油偏向到达均衡。Marszall发明非离子SAA的构型不同,与油相和水相感化有不同,影响非离子外表活性剂在界面上的取向,EIP最低值与其份子在界面上的取向有关。油-水界面上的SAA份子的构型和取向可假想成如图4的所示。由首要为亲油性的构型向亲水性占上风的构型改变,并呈现与抱负构型响应的最低EIP值。
定油-水系统的亲水、亲油偏向和非离子外表活性剂份子的吸附单层曲率的变更取决于该同系列POE链长、构型的变更(由聚合度38POE的锯齿构型变成聚合度912的蜿曲构型)和份子在油-水界面的取向。EIP最低点响应于抱负的份子构型,向油相凸出的曲率很快地变成向水相凸出的曲率,换句话说,对该种外表活性剂,到达亲水-亲油均衡状况所需的水量最小。

研讨成果标明:正戊醇为最好助剂,碳链太长、太短或带支链均不易于构成微乳液。

 



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