粘土顆粒與表面活性劑在油水界面的相互作用及其共同穩(wěn)定的乳液.pdf

1、乳液是一種或幾種液體以液滴的形式分散在另一種與之不相溶的液體中形成的膠體分散體系，在許多行業(yè)有著廣泛的應用。人們對表面活性劑穩(wěn)定的乳液有著長久的研究和深入的認識。近些年來，顆粒穩(wěn)定的乳液也被人們進行了廣泛的研究，并得到了系統(tǒng)的認識。但是許多種顆粒由于其親水性或者疏水性太強而不能夠吸附在油水界面，這就需要對其進行改性。在許多種改變顆粒的潤濕性的方法中，最簡便和常用的方法為通過兩親性分子吸附在顆粒的表面來改變顆粒的潤濕性。事實上，在實際應用

2、中的很多乳液往往既含有表面活性劑又含有固體顆粒，即乳液是由表面活性劑和固體顆粒兩類乳化劑共同穩(wěn)定的。因此，對表面活性劑和固體顆粒在油水界面的相互作用和乳液的穩(wěn)定機理進行研究有著重要的理論和實際應用價值。近年來人們對表面活性劑和固體顆粒共存的體系進行了較多的研究，對表面活性劑和顆粒在油水界面的協(xié)同與競爭作用有了一定的認識，但是對二者在油水界面的相互作用及其對乳液的相關性質的影響的認識仍舊不夠透徹。
　　基于以上背景，本文以自然界廣泛

3、存在并有代表性的粘土顆粒作為研究對象，系統(tǒng)的研究了粘土顆粒與非離子和陽離子表面活性劑在油水界面的相互作用以及二者共同穩(wěn)定的乳液的相關性質。重點考察了水相中的顆粒濃度、離子強度對粘土顆粒和非離子表面活性劑共同穩(wěn)定的乳液的性質的影響，陽離子表面活性劑與粘土顆粒在油水界面的相互作用及其穩(wěn)定的乳液。本文的主要內容具體包括以下幾部分:
　　1.粘土顆粒濃度對油溶性表面活性劑穩(wěn)定的乳液的影響
　　在以前的工作中我們發(fā)現，對于鋰皂石和失水

4、山梨醇脂肪酸酯(Span80)共同穩(wěn)定的乳液，固定水相中鋰皂石的濃度，在很大濃度范圍內改變油相中Span80的濃度，乳液始終為水包油型。這里我們分別研究了水相中的鋰皂石和蒙脫土顆粒的濃度的變化對乳液相關性質的影響。固定液體石蠟中表面活性劑Span80的濃度，逐漸增加水相中粘土顆粒（鋰皂石和蒙脫土）的濃度，制備了一系列油水體積比為1∶1的乳液。發(fā)現當體系中粘土濃度較低時，制備出的乳液為水包油型，我們認為這是由于親水性的粘土顆粒吸附在油水界

5、面，并對乳液的類型起主導作用。但是隨著水相中粘土顆粒濃度的增加，乳液轉變?yōu)橛桶?。這與親水性顆粒傾向于穩(wěn)定水包油乳液的理論相抵觸。為了找出在粘土濃度較高時乳液轉變?yōu)橛桶偷脑?，我們系統(tǒng)的考察了乳液的穩(wěn)定性和乳液滴的粒徑，發(fā)現制備得到的油包水乳液滴的粒徑要比水包油乳液滴的粒徑小很多。通過激光熒光共聚焦顯微鏡觀察了粘土顆粒在乳液滴表面的吸附情況，發(fā)現在水包油乳液滴的表面存在著顆粒聚集，而對于油包水乳液，顆粒主要分布在內相中。結合測定的

6、不同濃度的粘土分散體系的流變學性質，我們認為粘土顆粒濃度較高時，一方面顆粒形成凝膠結構，抑制了乳化過程中顆粒在油水界面的吸附;另一方面，我們認為是由于凝膠狀態(tài)的水相在乳化剪切時易被破碎成為分散相，因而乳液在粘土濃度較高時轉變?yōu)橛桶腿橐?。最后，我們測定的這些乳液的粘度，發(fā)現對于水包油型乳液，其粘度隨顆粒濃度的增加而增加;而對于油包水型乳液，其粘度基本不受顆粒濃度的影響，其粘度與Span80單獨穩(wěn)定的乳液相近。
　　2.鹽濃度對鋰

7、皂石和Span80共同穩(wěn)定的乳液的影響
　　本文第三章研究了氯化鈉的濃度對親水性鋰皂石顆粒和油溶性表面活性劑Span80共同穩(wěn)定的石蠟油/水體積比為1∶1的乳液的影響，首次報道了由改變體系的鹽濃度而引發(fā)的乳液的雙重相反轉。在這里我們固定水相中的鋰皂石的濃度(1.0wt％)和油相中的Span80的濃度，只改變水相中的氯化鈉的濃度，當水相中鹽濃度較低的時候，顆粒為分散狀態(tài)，制備得到的乳液為顆粒和表面活性劑共同穩(wěn)定的水包油型乳液;適度提

8、高鹽濃度時，顆粒為凝膠狀態(tài)，得到的乳液為主要由表面活性劑穩(wěn)定的油包水型乳液;當鹽濃度較高時，顆粒為絮凝狀態(tài)，制備出水包油型乳液。通過分析鋰皂石分散體系的相圖和測定其流變學性質，我們認為乳液的雙重相反轉是由于鋰皂石分散體系的狀態(tài)的改變引起的。當水相中的鹽濃度適中時，鋰皂石分散體系為凝膠狀態(tài)，在乳化過程中鋰皂石向油水界面的擴散受到抑制，從而乳液主要由親油的表面活性劑來穩(wěn)定，得到油包水乳液。為了證實這一機理，我們通過激光熒光共聚焦顯微鏡和低溫

9、電子透射顯微鏡觀察了顆粒在不同類型的乳液滴表面的吸附。發(fā)現有大量顆粒吸附在水包油型乳液滴的表面，而對于油包水型乳液，沒有觀察到顆粒在油水界面的富集。為了進一步證實乳液的這種相反轉是由于凝膠結構抑制顆粒向油水界面的遷移引起的，我們測定了不同鹽濃度時鋰皂石分散體系的粘度，證實了凝膠結構的存在。我們還采用超聲乳化的方式制備了乳液，由于超聲乳化輸出的能量較乳化機的要高，可將鋰皂石的凝膠結構在乳化時破壞，從而顆?？梢晕降接退缑妫灾苽涑龅娜?/p>

10、液全部為水包油型。
　　3.陽離子型表面活性劑和粘土共同穩(wěn)定的乳液
　　本文第四章研究了蒙脫土和十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）共同穩(wěn)定的乳液。分別測定了蒙脫土和陽離子表面活性劑CTAB分散體系的表面張力、顆粒的zeta電勢以及體系的沉降穩(wěn)定性。對于蒙脫土和CTAB體系，由于CTAB在蒙脫土上的吸附，體系中CTAB的有效濃度減小，因而當CTAB在蒙脫土上達到飽和吸附之前，該體系的表面張力要大于對應初始濃度的CTAB溶液的表面

11、張力。由于CTAB在蒙脫土上的吸附，蒙脫土顆粒的zeta電勢隨著CTAB濃度的增加逐漸減小而后變?yōu)檎怠ｓw系的分散穩(wěn)定性先隨CTAB濃度的增加而降低，然后重新分散，這是由于表面活性劑在粘土顆粒上的吸附使顆粒疏水性增強，當形成雙層吸附時，顆粒重新轉變?yōu)橛H水性。我們考察了CTAB濃度對蒙脫土穩(wěn)定的乳液的影響，發(fā)現乳液的穩(wěn)定性隨著CTAB濃度的增加，乳液的穩(wěn)定性提高，這是由于CTAB在顆粒上的吸附增強了顆粒的疏水性，促進其在油水界面吸附而引起