表面活性剂乳化作用 · ·

 
· 【内容】
·     两种互不混溶的液体,一种以微粒(液滴或液晶)分散于另一种中形成的体系称为乳状液。形成乳状液时由于两液体的界面积增大,所以这种体系在热力学上是不稳定的,为使乳状液稳定需要加入第三种组分——乳化剂,以降低体系的界面能。乳化剂属于表面活性剂,其主要功能是起乳化作用。乳状液中以液滴存在的那一相称为分散相(或内相、不连续相),连成一片的另一相叫做分散介质(或外相、连续相)。    
一、乳化剂和乳状液
    常见的乳状液,一相是水或水溶液,另一相是与水不相混溶的有机物,如油脂、蜡等。水和油形成的乳状液,根据其分散情形可分为两种:油分散在水中形成水包油型乳状液,以O-W(油-水)表示;水分散在油中形成油包水型乳状液,以W-0(水-油)表示。此外还可能形成复杂的水泡油包水型乳状液,以w—O—W(水-油-水)表示和油包水包油型乳状液,以pW-0(油-水-油)表示。工业上遇到的乳状液体系还有含固体、凝胶等复杂的乳状液。一种液体以微粒分散在另一液体中所需的功(w)等于液体表面积增大值△A乘以表面张力γ:
              (式一)
    由式一可看出,乳化剂降低表面张力可使机械功明显减小,反之机械能和物理化学能也都可以起乳化剂做功的作用。在实际制备乳状液中,常常把两者结合起来。例如,对固体进行乳化,首先通入热能使之熔化为液体,然后加入乳化剂进行乳化。单纯以机械能制备乳状液,得到的分散体系很不稳定。乳状液破坏时,分散相粒子很快地聚集,**终导致两相分离。影响乳状液稳定的因素有:①内相的分散程度;②界面膜的强度;③外相的黏度;④相对体积比;⑤两相的密度。
    为了使乳状液长时间地保持稳定,需要在其中加入助剂以抑制两相分离,使它在热力学上稳定。例如,使用稳定剂提高乳状液的黏度和界面膜的强度,可使以机械方法制得的乳状液保持稳定。
    烃类胶体具有与乳化相粒子相互作用的能力,故能以络合的方式加成到被保护的粒子上,使被保护粒子的电荷和溶剂化物膜增强,体系的稳定性得到增高。乳化剂是通过降低界面张力和形成单分子界面膜使乳状液稳定的。
    在乳化作用中对乳化剂的要求是:①乳化剂必须能吸附或富集在两相的界面上,使界面张力降低;②乳化剂必须赋予粒子以电荷,使粒子间产生静电排斥力,或在粒子周围形成一层稳定的、黏度特别高的保护膜。所以,用作乳化剂的物质必须具有两亲基团才能起乳化作用,表面活性剂就能满足这种要求。
二、乳状液的鉴别
    如上所述,乳状液分为水包油型和油包水型两类,根据油、水性质的不同可对乳状液进行鉴别,方法有如下五种。
    1.染色法.
    苏丹Ⅲ为油溶性染料,在乳状液中加入少量此种染料,如乳状液整体呈红色则为W-0型乳状液;如染料保持原状,经搅拌后仅液珠带色则为0—W型乳状液。若在乳状液中加入少量甲基橙,乳状液整体呈红色则为0—W型乳状液;染料保持原状,经搅拌后仅液珠带色则为W—O型乳状液。为提高鉴别的可靠性,往往同时以油溶性染料和水溶性染料先后进行试验。
    2.稀释法
    0—W型乳状液能与水混溶,0—W型乳状液能与油混溶,利用这种性质可判断乳状液类型。例如,将乳状液滴于水中,如液滴在水中扩散开来则为0—W型的乳状液,如浮于水面则为0—W型乳状液。还可以沿盛有乳状液容器壁滴入油或水,如液滴扩散开来则分散介质与所滴的液体相同,如液滴不扩散则分散相与所滴的液相同。
    3.电导法
    水、油的电导相差很大,借此可确定乳状液的类型。0—W型乳状液较W—O型乳状液电导大数百倍,所以在乳状液中插入两电极,在回路中串联氖灯。当乳状液为0—W型时灯亮,为W—O型时灯不亮。
    4.滤纸润湿法
    此法适用于重油和水的乳状液,将乳状液滴于滤纸上,若液体能快速展开,在中心留下一小滴油,则乳状液为口W型的;若乳状液不展开,则为W—O型的。此法对于在纸上能铺展的油、苯、环己烷、甲苯等所形成的乳状液不适用。
    5.光折射法
    利用水和油对光的折射率的不同可鉴别乳状液的类型。令光从左侧射入乳状液,乳状液粒子起透镜作用,若乳状液为0—W型的,粒子起集光作用,用显微镜观察仅能看见粒子左侧轮廓;若乳状液为W-0型的,与此相反,只能看到粒子右侧轮廓。
三、乳状液的制备和乳状液的稳定性
    制备乳状液的方法有两种:一种是采用机械法使液体以微小的粒子分散于另一种液体中,工业上多采用这种方法制备乳状液;另一种是将液体以分子状态溶于另一液体中,然后使其适当地聚集而形成乳状液,例如,在激烈的搅拌下将水加于溶有油的醇中即形成乳状液。

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