乳状液的稳定性.ppt

表面活性剂 第四节 乳化作用 一、乳状液 1.概述 乳状液在日常生活中广泛存在，牛奶就是一种常见的乳状液。乳状液是指一种液体分散在另一种与它不相混溶的液体中形成的多相分散体系。乳状液属于粗分散体系，液珠直径一般大于0.1μm。由于体系呈现乳白色而被称为乳状液。乳状液中以液珠形式存在的相称为分散相（或称内相、不连续相）。另一相是连续的，称为分散介质（或称外相、连续相）。通常，乳状液有一相是水或水溶液，称为水相；另一相是与水不相混溶的有机相，称为油相。 乳状液分为以下几类： ①水包油型，以O/W表示，内相为油，外相为水，如牛奶等。 ②油包水型，以W/O表示，内相为水，外相为油，如原油等。 ③多重乳状液，以W/O/W或O/W/O表示。 W/O/W型是含有分散水珠的油相悬浮于水相中；O/W/O型是含有分散油珠的水相悬浮于油相中，如图1-14所示。 a.W/O/W型 b.O/W/O型 图1-14 多重乳状液 两种不相溶的液体无法形成乳状液。比如，纯净的油和水放在一起搅拌时，可以用强力使一相分散在另一相中，但由于相界面面积的增加，体系不稳定，一旦停止搅拌，很快又分成两个不相混溶的相，以使相界面达到最小。在上述两相体系中加入第三组分，该组分易在两相界面上吸附、富集，形成稳定的吸附层，使分散体系的不稳定性降低，形成具有一定稳定性的乳状液。加入的第三组分就是乳化剂。能使油水两相发生乳化，形成稳定乳状液的物质就叫乳化剂。它主要是表面活性剂，也有高分子物质或固体粉末。 2.乳状液的物理性质 （1）液珠大小与光学性质 乳状液常为乳白色不透明液体，它的这种外观与分散相液珠大小有直接关系。表1-6列出了分散相液珠大小与乳状液外观的关系。 乳状液体系的分散相与分散介质有不同的折射率，光照在分散相液珠上，可发生反射、折射和散射现象。一般乳状液的液珠粒径为0.1～10μm，而可见光的波长为0.4～0.8μm，所以乳状液中光的反射比较显著。一般乳状液呈乳白色，不透明。如果液珠的粒径在0.05～0.1μm，即略小于入射光波长时，有散射现象发生，体系呈半透明状。实际上，当乳状液粒径小于0.1μm时，体系为半透明或透明的乳状液，已不再是一般的乳状液了，常称之为“微乳状液”，性质上与乳状液有很大不同。 （2）乳状液的黏度 乳状液是一种流体，所以黏度（流动性质）是它的一个重要性质。当分散相浓度不大时，乳状液的黏度主要由分散介质决定，分散介质的黏度越大，乳状液的黏度越大。另外，不同的乳化剂形成的界面膜有不同的界面流动性，乳化剂对黏度也有较大影响。 （3）乳状液的电性质 乳状液的电导主要由分散介质决定。因此，O/W型乳状液的电导性好于W/O型乳状液。这一性质常被用于鉴别乳状液的类型，研究乳状液的变形过程。乳状液的另一电性质是分散相液珠的电泳。通过对液珠在电场中电泳速度的测量，可以提供与乳状液稳定性密切相关的液珠带电情况，是研究乳状液稳定性的一个重要方面。 二、乳状液的稳定性 乳状液是否稳定，与液滴间的聚结密切相关，而只有界面膜破坏或破裂，液滴才能聚结。这与影响泡沫稳定的主要因素表面膜强度非常相似。我们主要从体系的界面性质，来讨论影响乳状液稳定的因素。 1.界面张力 乳状液中，一种液体高度分散于另一种与之不相混溶的液体中，这就极大增加了体系的界面，也就是要对体系做功，增加体系的总能量。这部分能量以界面能的形式保存于体系中，这是一种非自发过程。为了降低体系的能量，液滴间有自发聚结的趋势，这样可以使体系界面积减少，这个过程是自发过程。因此，乳状液是一种热力学不稳定体系。低的油-水界面张力有助于体系的稳定，通常的办法是加入表面活性剂，以降低体系界面张力。例如， 煤油与水之间的界面张力是35～40mN/m,加入适量表面活性剂后，可以降低到1mN/m,甚至10-3mN/m以下。这时，油分散在水中或水分散在油中就容易得多。界面张力的高低，表明乳状液形成的难易。加入表面活性剂，体系界面张力下降，是形成乳状液的必要条件，但不是乳状液稳定性高低的衡量标志。对于乳状液，总存在着相当大的界面，有一定的界面自由能，这样的体系总是力图减少界面面积，以使能量降低，最终发生破乳、分层。 2.界面膜的性质 在油水体系加入乳化剂后，由于乳化剂的两亲分子结构，它必然要吸附在油水界面上，亲水基伸入水中，亲油