兩種互不溶的液體,一種以微粒(液滴或液晶)分散于另一種中形成的體系稱為乳狀液。形成乳狀液時(shí)由于兩液體的界面積增大,所以這種體系在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的,為使乳狀液穩(wěn)定需要加入第三組分—乳化劑以降低體系的界面能。乳化劑屬于表面活性劑,其主要功能是起乳作用。乳狀液中以液滴存在的那一相稱為分散相(或內(nèi)相﹑不連續(xù)相),連成一片的另一相叫做分散介質(zhì)(或外相﹑連續(xù)相)。
①乳化劑和乳狀液
常見(jiàn)的乳狀液,一相是水或水溶液,另一相是與水不相混溶的有機(jī)物,如油脂﹑蠟等。水和油形成的乳狀液,根據(jù)其分散情形可分為兩種:油分散在水中形成水包油型乳狀液,以O(shè)/W(油/水)表示:水分散油中形成油包水型乳狀液,以W/O(水/油)表示。此外還可能形成復(fù)雜的水包油包水W/O/W型和油包水包油O/W/O型的多元乳狀液。
乳化劑是通過(guò)降低界面張力和形成單分子界面膜使乳狀液穩(wěn)定的。
在乳化作用中對(duì)乳化劑的要求:a:乳化劑必須能吸附或富集在兩相的界面上,使界面張力降低;b:乳化劑必須賦予粒子以電荷,使粒子間產(chǎn)生靜電排斥,或在粒子周圍形成一層穩(wěn)定的﹑黏度特別高的保護(hù)膜。所以,用作乳化劑的物質(zhì)必須具有兩親基團(tuán)才能起乳化作用,表面活性劑能滿足這種要求。
②乳化液的制備方法和影響乳狀液穩(wěn)定性的因素
制備乳狀液的方法有兩種:一種是采用機(jī)械法使液體以微小的粒子分散于另一種液體中,工業(yè)上多采用這種方法制備乳狀液;另一種是將液體以分子狀態(tài)溶于另一液體中,然后使其適當(dāng)?shù)鼐奂纬扇闋钜骸?
乳狀液的穩(wěn)定性是指反抗粒子聚集而導(dǎo)致相分離的能力。乳狀液在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的體系,有較大的自由能。因此所謂乳狀液的穩(wěn)定性實(shí)際上是指體系達(dá)到平衡狀態(tài)所需要的時(shí)間,即體系中一種液體發(fā)生分離所需要的時(shí)間。
當(dāng)界面膜中有脂肪醇﹑脂肪酸和脂肪胺等極性有機(jī)物分子時(shí),膜強(qiáng)度顯著增高。這是因?yàn)?,在界面吸附層中乳化劑分子與醇﹑酸和胺等極性分子發(fā)生作用形成“復(fù)合物”,使界面膜強(qiáng)度增高的緣故。
由兩種以上表面活性劑組成的乳化劑稱為混合乳化劑?;旌先榛瘎┪皆谒?油界面上,分子間發(fā)生作用可形成絡(luò)合物。由于分子間強(qiáng)烈作用,界面張力顯著降低,乳化劑在界面上吸附量顯著增多,形成的界面膜密度增大,強(qiáng)度增高。
液珠的電荷對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性有明顯的影響。穩(wěn)定的乳狀液,其液珠一般都帶有電荷。當(dāng)使用離子型乳化劑時(shí),吸附在界面上的乳化劑離子其親油基插入油相,親水基處于水相,從而使液珠帶電。由于乳狀液的液珠帶同種電荷,它們之間相互排斥,不易聚結(jié),使穩(wěn)定性增高??梢?jiàn),液珠上吸附的乳化劑離子越多,其帶電量越大,防止液珠聚結(jié)能力也越大,乳狀液體系就越穩(wěn)定。
乳狀液分散介質(zhì)的黏度對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性有一定影響。一般,分散介質(zhì)的黏度越大,乳狀液的穩(wěn)定性越高。這是因?yàn)榉稚⒔橘|(zhì)的黏度大,對(duì)液珠的布朗運(yùn)動(dòng)阻礙作用強(qiáng),減緩了液珠之間碰撞,使體系保持穩(wěn)定。通常能溶于乳狀液的高分子物質(zhì)均能增高體系的黏度,使乳狀液的穩(wěn)定性增高。此外高分子還能形成堅(jiān)固的界面膜,使乳狀液體系更加穩(wěn)定。
在某些情況下加入固體粉未也能使乳狀液趨于穩(wěn)定。固體粉未處于水﹑油中或界面上,取決于油﹑水對(duì)固體粉未的潤(rùn)濕能力,若固體粉未完全為水潤(rùn)濕,又能被油潤(rùn)濕,才會(huì)滯留于水油界面上。
固體粉未使乳狀液穩(wěn)定的原因在于,聚集于界面的粉未增強(qiáng)了界面膜,這與界面吸附乳化劑分子相似,故固體粉未料子在界面上排列得越緊密,乳狀液越穩(wěn)定。
表面活性劑在水溶液中形成膠束后具有能使不溶或微溶于水的有機(jī)物的溶解度顯著增大的能力,且此時(shí)溶液呈透明狀,膠束的這種作用稱為增溶。能產(chǎn)生增溶作用的表面活性劑叫做增溶劑,被增溶的有機(jī)物稱為被增溶物。
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