第四章乳状液及微乳状液课件.ppt
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- 第四 乳状液 课件
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1、上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-104.1 4.1 乳化作用及乳状液的类型乳化作用及乳状液的类型4.2 4.2 影响乳状液类型的因素影响乳状液类型的因素4.3 4.3 乳状液的稳定性乳状液的稳定性4.4 4.4 乳化剂的选择乳化剂的选择4.5 4.5 乳状液的制备乳状液的制备4.6 4.6 乳状液的转型与破坏乳状液的转型与破坏4.7 4.7 乳状液的应用乳状液的应用4.8 4.8 微乳状液微乳状液上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10一、乳化作用一、乳化作用4.1 乳化作用及乳状液的类型乳化作用及乳状液的类型 乳化作用是在一定条件下使不相乳化作用是在一定条件下使不相混溶的
2、两种液体形成有一定稳定性的混溶的两种液体形成有一定稳定性的液液分散体系的作用。液液分散体系的作用。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10二、乳状液的类型二、乳状液的类型 乳状液是一种液体以直径大乳状液是一种液体以直径大 于于100nm的细小液滴的细小液滴(分散相分散相)在另在另 一种互不相溶的一种互不相溶的液体液体(分散介质分散介质)中中 所形成的粗粒分散系。所形成的粗粒分散系。仅仅两种不相容的纯液体(如油和水)仅仅两种不相容的纯液体(如油和水)并不能形成乳状液,它们必须在乳化剂并不能形成乳状液,它们必须在乳化剂(如肥皂)的作用下才能稳定。(如肥皂)的作用下才能稳定。如牛奶,含水石油
3、,乳化农药等。如牛奶,含水石油,乳化农药等。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 乳状液乳状液 可分为可分为两大类型两大类型水包油,水包油,O/W,油分散在水中油分散在水中油包水,油包水,W/O,水分散在油中水分散在油中乳状液的类型乳状液的类型O/W(水包油型水包油型)W/O(油包水型油包水型)上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 在适当的乳化剂条件下,可形成在适当的乳化剂条件下,可形成O/W(水包油型水包油型)或或W/O(油包水型油包水型)乳状液。乳状液。乳状液的类型乳状液的类型O/W型型:牛奶、鱼肝油乳剂、农药乳剂等;牛奶、鱼肝油乳剂、农药乳剂等;W/O型型:油剂青
4、霉素注射液、原油等。油剂青霉素注射液、原油等。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 W/O型和型和O/W型两类乳状液通常可用以型两类乳状液通常可用以下几种方法鉴别:下几种方法鉴别:1稀释法稀释法 水加到水加到O/W乳状液中,乳状液被稀乳状液中,乳状液被稀释;若水加到释;若水加到W/O型乳状液中,乳状液型乳状液中,乳状液变稠甚至被破坏。变稠甚至被破坏。如牛奶能被水稀释所以它是如牛奶能被水稀释所以它是O/W型乳状液。型乳状液。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-102染色法染色法 将极微量的油溶性染料加到乳状液中,将极微量的油溶性染料加到乳状液中,若整个乳状液带有染料颜色的是若
5、整个乳状液带有染料颜色的是W/O型乳型乳状液,如果只有液滴带色的是状液,如果只有液滴带色的是O/W型乳状型乳状液。若用水溶性染料其结果恰好相反。液。若用水溶性染料其结果恰好相反。染色法微观示意图染色法微观示意图(以苏丹以苏丹为例)为例)上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10乳状液类型检验水包油乳状液加入水溶性染料如亚甲基蓝,说明水是连续相。加入油溶性的染料红色苏丹,说明油是不连续相。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-103电导法电导法 通常通常O/W型乳状液有较好的导电性型乳状液有较好的导电性能,而能,而W/O型乳状液的导电性能却很差。型乳状液的导电性能却很差。(但若乳状液
6、中有离子型乳化剂,也有(但若乳状液中有离子型乳化剂,也有较好导电性)。较好导电性)。4滤纸润湿法滤纸润湿法 由于滤纸容易被水所润湿,将由于滤纸容易被水所润湿,将O/W型型乳状液滴在滤纸上后会立即辅展开来,而乳状液滴在滤纸上后会立即辅展开来,而在中心留下一滴油;如果不能立即辅展开在中心留下一滴油;如果不能立即辅展开来,则为来,则为W/O,对于易在滤纸上铺展的油,对于易在滤纸上铺展的油如苯、环己烷等,不宜采用此法鉴别。如苯、环己烷等,不宜采用此法鉴别。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 一、黏度性质一、黏度性质 乳状液的黏度取决于组成、浓度、内相与外相乳状液的黏度取决于组成、浓度、内
7、相与外相的黏度以及乳化剂的性质。的黏度以及乳化剂的性质。二电性质二电性质 乳状液的电导取决于分散介质即外相的电导,乳状液的电导取决于分散介质即外相的电导,因此因此O/WO/W型乳状液的电导明型乳状液的电导明显高于显高于W W/O O乳状液的电导乳状液的电导 三、光学性质三、光学性质 乳状液属于粗分散体系,由于分散相的尺寸处乳状液属于粗分散体系,由于分散相的尺寸处于胶体粒子大小上限以上,通常为于胶体粒子大小上限以上,通常为0.10.110m10m或更或更大,而可见光波波长介于大,而可见光波波长介于0.40.40.8 0.8 mm之间,因此之间,因此有较强的光反射行为,故一般的乳状液是不透明的有较
8、强的光反射行为,故一般的乳状液是不透明的乳白色液体。乳白色液体。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-104.2 影响乳状液类型的因素影响乳状液类型的因素一、相体积一、相体积 乳状液的分散相被称为内相,分散介乳状液的分散相被称为内相,分散介质被称为外相。质被称为外相。在在1910年,年,Ostward根据立体几何的观根据立体几何的观点提出点提出“相体积理论相体积理论”,他指出:如果分散,他指出:如果分散相均为大小一致的,根据液珠不变型的球型相均为大小一致的,根据液珠不变型的球型立体几何计算,任何大小的球形最紧密堆积立体几何计算,任何大小的球形最紧密堆积的液珠体积只能占总体积的的液珠体积只
9、能占总体积的74.02%。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 若分散相相体积大于若分散相相体积大于74.02%,乳状液乳状液就会变型。就会变型。相体积相体积 如水的体积占总体积的如水的体积占总体积的2674.02%时时O/W型、型、W/O型两种乳状液都有形成的可型两种乳状液都有形成的可能性。若小于能性。若小于26%只能形成只能形成W/O型乳状液,型乳状液,若大于若大于74.02%只能形成只能形成O/W型乳状液。型乳状液。此理论有一定的实验基础。此理论有一定的实验基础。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10相体积相体积 一些乳状液的内相浓度可以超过一些乳状液的内相浓度可以
10、超过0.74很多,却并不发生变型。很多,却并不发生变型。(a)不均匀液珠形成的密堆积乳状液示意图不均匀液珠形成的密堆积乳状液示意图(b)形成多面体后密堆积乳状液示意图形成多面体后密堆积乳状液示意图上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 乳化剂分子的空间构型(分子中极性基乳化剂分子的空间构型(分子中极性基团和非极性基团截面积之比)对乳状液的类团和非极性基团截面积之比)对乳状液的类型起重要作用。型起重要作用。将乳化剂比喻为两头大小不等的楔子,将乳化剂比喻为两头大小不等的楔子,若要楔子排列的紧密且稳定,截面积小的若要楔子排列的紧密且稳定,截面积小的一头总是指向分散相,截面积大的一头留一头总
11、是指向分散相,截面积大的一头留在分散介质中,此即为楔子理论。在分散介质中,此即为楔子理论。二、乳化剂分子构型二、乳化剂分子构型例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成W/O型乳状液型乳状液上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10乳化剂分子构型乳化剂分子构型 一价碱金属皂类,一价碱金属皂类,形状是:形状是:亲水端为大头,亲水端为大头,作为乳化剂时,容易作为乳化剂时,容易形成形成O/w型型乳状液乳状液。油油水水 二价碱金属皂类,极二价碱金属皂类,极性基团为:性基团为:亲水端为小头,作为乳亲水端为小头,作为乳化剂,容易形成化剂,容易形成W/O型型乳状液乳状液油油水上一
12、内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 注:定向楔理论做为一种假说尚存在不足注:定向楔理论做为一种假说尚存在不足之处,其中之一就是一价金属皂的极性头并不之处,其中之一就是一价金属皂的极性头并不一定比非极性尾粗大,因此有许多例外情况。一定比非极性尾粗大,因此有许多例外情况。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10三、乳化剂溶解度三、乳化剂溶解度 Bancroft提出,油水两相中,对乳化提出,油水两相中,对乳化剂溶度大的一相成为外相。剂溶度大的一相成为外相。例如:碱金属的皂类是水溶性的,故例如:碱金属的皂类是水溶性的,故形成形成O/W型乳状液,二价与三价金属皂足型乳状液,二价与三价金
13、属皂足油溶性的,它们都形成油溶性的,它们都形成WO型乳状液。型乳状液。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10乳化剂溶解度乳化剂溶解度 以固体粉末为乳化剂时,若要使固体以固体粉末为乳化剂时,若要使固体微粒在分散相周围排列成紧密固体膜,固微粒在分散相周围排列成紧密固体膜,固体粒子大部分应当在分散介质中。体粒子大部分应当在分散介质中。容易被水润湿的固容易被水润湿的固体,如粘土、体,如粘土、Al2O3,可形成,可形成O/W乳状乳状液。液。油油水水上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 容易被油润湿的炭黑、石墨粉等容易被油润湿的炭黑、石墨粉等,可,可作作为为W/O型乳状液的稳定剂。型
14、乳状液的稳定剂。水水油油乳化剂溶解度乳化剂溶解度上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10四、聚结动力学因素四、聚结动力学因素 1957年年Davies提出了一个关于乳状液提出了一个关于乳状液类型的定量理论:类型的定量理论:在乳化剂、油、水一起摇荡时,油相在乳化剂、油、水一起摇荡时,油相与水相都破裂成液滴,形成图与水相都破裂成液滴,形成图(a)与与(b)中中左半边所示的情形。左半边所示的情形。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10(2)如果油滴的聚结速度远大于水滴的,)如果油滴的聚结速度远大于水滴的,则形成则形成W/O型乳状液;如果二者的聚结速型乳状液;如果二者的聚结速度相近,
15、则相体积大者构成外相。度相近,则相体积大者构成外相。聚结动力学因素聚结动力学因素 乳化剂吸附在液滴的界面上,以后发展乳化剂吸附在液滴的界面上,以后发展成何种乳状液,则取决于两类液滴的聚结成何种乳状液,则取决于两类液滴的聚结速度:速度:(1)如果水滴的聚结速度远大于油滴的,)如果水滴的聚结速度远大于油滴的,则形成则形成O/W型乳状液;型乳状液;上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-104.3 乳状液的稳定性乳状液的稳定性一、乳状液不稳定性的表现一、乳状液不稳定性的表现上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 分层在重力场中,无论是否有絮凝作用发生,因分散相与分散介质的密度不同,分散
16、相液滴可以上浮(或下沉),使得分散相液珠不再成均匀分布。絮凝(聚沉)-在某些条件下分散相粒子间相互聚集,形成聚集体;若聚集体较为紧密,易于与分散介质分离,则为聚沉;若聚集体较为松散,常可经搅动后再分散,称为絮凝。聚结两个小液滴合并为一个较大液滴的作用,在聚结发生时,乳状液分散相液珠表面的表面活性剂稳定的表面层发生重组,此过程为不可逆过程。乳状液不稳定性的表现乳状液不稳定性的表现上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10二、影响乳状液稳定性的主要因素二、影响乳状液稳定性的主要因素1.界面张力界面张力 乳状液是相界面很大的多相体系,液乳状液是相界面很大的多相体系,液珠有自发聚结,以降低体系总
17、界面能的倾珠有自发聚结,以降低体系总界面能的倾向。显然,可以加入表面活性剂降低表面向。显然,可以加入表面活性剂降低表面张力,以增强乳状液的稳定性。张力,以增强乳状液的稳定性。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 为提高界面膜的机械强度有时使用混为提高界面膜的机械强度有时使用混合乳化剂,不同乳化剂分子间相互作用可合乳化剂,不同乳化剂分子间相互作用可以使界面膜更坚固,乳状液更稳定。以使界面膜更坚固,乳状液更稳定。2.界面膜的性质界面膜的性质 界面膜的机械强度是决定乳状液稳定界面膜的机械强度是决定乳状液稳定性的主要因素。大量实验事实说明:性的主要因素。大量实验事实说明:(1)要有足够量的
18、乳化剂才能有良好的)要有足够量的乳化剂才能有良好的乳化效果乳化效果(2)直链结构的乳化剂的乳化效果一般优)直链结构的乳化剂的乳化效果一般优于支链结构的。于支链结构的。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-103.液滴双电层的排斥作用液滴双电层的排斥作用 乳状液的液珠上所带电荷的来源有:乳状液的液珠上所带电荷的来源有:电离、吸附以及液珠与介质之间的摩擦,电离、吸附以及液珠与介质之间的摩擦,其主要来源是液珠表面上吸附了电离的其主要来源是液珠表面上吸附了电离的乳化剂离子。乳化剂离子。在乳状液中,水的介电常数远比常见的在乳状液中,水的介电常数远比常见的其它液体高。故其它液体高。故O/W型乳状液中
19、的油珠多数型乳状液中的油珠多数是带负电的,而是带负电的,而W/O型乳状液中的水珠则往型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成扩散双电层,热力学往带正电。反离子形成扩散双电层,热力学电势及较厚的双电层从而使乳状液稳定。电势及较厚的双电层从而使乳状液稳定。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-104.4 乳化剂的选择乳化剂的选择一、乳化剂的分类一、乳化剂的分类 乳化剂一般可分为四大类:表面活性剂乳化剂一般可分为四大类:表面活性剂类乳化剂、高分子类乳化剂、天然产物类乳类乳化剂、高分子类乳化剂、天然产物类乳化剂以及固体粉末乳化剂。常用的乳化剂是化剂以及固体粉末乳化剂。常用的乳化剂是一些表面活性物
20、质,如肥皂、蛋白质、磷脂、一些表面活性物质,如肥皂、蛋白质、磷脂、胆固醇等。胆固醇等。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 1、有良好的表面活性,能显著降低油水界面张力并能在界面上吸附;2、乳化剂在界面上能形成紧密排列的凝聚态膜,使界面膜有较高粘度和力学性能;3、根据欲得乳状液类型选择:油溶性乳化剂易得W/O型乳状液,水溶性乳化剂易得O/W型乳状液;4、根据乳状液用途选择:食品、化妆品和药剂等乳状液宜用天然产物类或无毒合成表面活性剂为乳化剂。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 1、HLB法(亲水亲油值)人为对各种两亲性表面活性剂亲水和亲油性质相对强弱所规定的数值,值越
21、大,亲水性越强;值越小,亲油性越强。表面活性剂的HLB值可以试验测定,实际应用中主要根据表面活性剂分子机构特点来计算。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10HLB范围 应用类型 36 W/O乳化剂79 润湿剂 818 O/W乳化剂1315 洗涤剂1518 加溶剂乳化剂的分类乳化剂的分类上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 PIT-相转变温度,是表面活性剂的亲水亲油性质处于平衡时的温度,当温度变化经过该温度时,由该表面活性剂稳定的乳状液会由一种类型转变为另一种类型。非离子型表面活性剂的HLB值随温度而变化,在PIT时其亲水亲油性质恰好平衡,在此温度之上亲水性强于亲油性,易形
22、成o/w性,在pIT之下,易形成w/o型。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10 具体做法:取等量油和水,加3%5%的乳化剂水溶液,振荡、加热,观察由o/w型变为w/o型的温度,如果想制备o/w型乳状液,需选择PIT比保存温度高2060的表面活性剂为乳化剂;若想制备w/o型的应选择PIT比保存温度低1040的表面活性剂为乳化剂。另外还有浊点法,临界堆积参数法等。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-104.5 乳状液的制备乳状液的制备一、转相乳化法一、转相乳化法(1)将乳化剂先溶于油中加热,在剧烈)将乳化剂先溶于油中加热,在剧烈搅拌下慢慢加入温水,加入的水开始以细搅拌下慢慢加入
23、温水,加入的水开始以细小的粒子分散在油中,是小的粒子分散在油中,是W/O型乳状液,型乳状液,再继续加水,随着水的增加,乳状液变稠,再继续加水,随着水的增加,乳状液变稠,最后转相变成最后转相变成O/W型乳状液。型乳状液。(2)将乳化剂直接加于水中,在剧烈搅)将乳化剂直接加于水中,在剧烈搅拌下将油加入,可直接得到拌下将油加入,可直接得到O/W型乳状液,型乳状液,若欲制得若欲制得W/O型,则可继续加油直到发生型,则可继续加油直到发生变型。变型。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10二、天然乳化分散法二、天然乳化分散法 把乳化剂加到油中,制成溶液直接投把乳化剂加到油中,制成溶液直接投入水中,
24、可制成入水中,可制成O/W型乳状液,有时需稍型乳状液,有时需稍加搅拌。加搅拌。农药乳状液如敌敌畏乳剂就以此法制得。农药乳状液如敌敌畏乳剂就以此法制得。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10三、瞬间成皂法三、瞬间成皂法 将脂肪酸溶于油中,碱溶于水中,然后将脂肪酸溶于油中,碱溶于水中,然后在剧烈搅拌下将两相混合,在混合瞬间界面在剧烈搅拌下将两相混合,在混合瞬间界面上形成了脂肪酸钠,这就是上形成了脂肪酸钠,这就是O/W型乳化剂。型乳化剂。四、界面复合物生成法四、界面复合物生成法 在油相中加入一种易溶于油的乳化剂,在油相中加入一种易溶于油的乳化剂,在水相中加入一种易溶于水的乳化剂。当油在水相
25、中加入一种易溶于水的乳化剂。当油和水相互混合,并剧烈搅拌时,两种乳化剂和水相互混合,并剧烈搅拌时,两种乳化剂在界面上相互作用并形成稳定的复合物。在界面上相互作用并形成稳定的复合物。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-10五、轮流加液法五、轮流加液法 将水和油轮流加入乳化剂中,每次少将水和油轮流加入乳化剂中,每次少量加入。量加入。制备某些食品乳状液就用此法。制备某些食品乳状液就用此法。上一内容下一内容回主目录O返回2023-1-104.6 乳状液的转型与破坏乳状液的转型与破坏一、乳状液的转型一、乳状液的转型1.乳化剂类型的变更乳化剂类型的变更 按楔子理论,乳化剂的构型是决定乳按楔子理论,
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