HLB值和乳化劑的選擇
2 乳化劑的選擇和混合乳化劑配方
現適用于選擇乳化劑的方法主要有兩種:HLB法(親水親油平衡法)和PIT法(相轉變溫度法).前者適用于各種類型表面活性劑,后者是對前一方法的補充,只適用于非離子型表面活性劑.
2.1 HLB值與乳化劑篩選
一個具體的油-水體系究竟選用哪種乳化劑才可以得到性能**佳的乳狀液,這是制備乳狀液的關鍵.**可靠的方法是通過實驗篩選,HLB值有助于篩選工作.通過實驗發現,作為O/W型(水包油型)乳狀液的乳化劑其HLB值常在8~18之間;作為W/O型(油包水型)乳狀液的乳化劑其HLB值常在3~6之間.在制備乳狀液時,除根據欲得乳狀液的類型選擇乳化劑外,所用油相性質不同對乳化劑的HLB值也有不同要求,并且,乳化劑的HLB值應與被乳化的油相所需一致.[4]有一種簡單的確定被乳化油所需HLB值的方法:目測油滴在不同HLB值乳化劑水溶液表面的鋪展情況,當乳化劑HLB值很大時油完全鋪展,隨著HLB值減小,鋪展變得困難,直**在某一HLB值乳化劑溶液上油剛好不展開時,此乳化劑的HLB值近似為乳化油所需的HLB值.這種方法雖然粗糙,但操作簡便,所得結果有一定參考價值.
2.2 HLB值與**佳乳化劑的選擇
每種乳化劑都有特定的HLB值,單一乳化劑往往很難滿足由多組分組成的體系的乳化要求.通常將多種具有不同HLB值的乳化劑混合使用,構成混合乳化劑,既可以滿足復雜體系的要求,又可以大大增進乳化效果.欲乳化某一油-水體系,可按如下步驟選擇**佳乳化劑.
油-水體系**佳HLB值的確
①定選定一對HLB值相差較大的乳化劑,例如,Span-60(HLB=4.3)和Tween-80(HLB=15),按不同比例配制成一系列具有不同HLB值的混合乳化劑,用此系列混合乳化劑分別將指定的油水體系制成系列乳狀液,測定各個乳狀液的乳化效率(可用乳狀液的穩定時間來代表,也可以用其他穩定性質來代表),與計算出的混合乳化劑的HLB,作圖,可得一鐘形曲線,與該曲線**高峰相應的HLB值即為乳化指定體系所需的HLB值.顯然,利用混合乳化劑可得到**適宜的HLB值,但此乳化劑未必是效率**佳者.所謂乳化劑的效率好是指穩定指定乳狀液所需乳化劑的濃度**低!價格**便宜.價格貴但所需濃度低得多的乳化劑也可能比價格便宜!濃度大的乳化劑效率高.
②乳化劑的確定
在維持所選定乳化體系所需HLB值的前提下,多選幾對乳化劑混合,使各混合乳化劑之HLB值皆為用上述方法確定之值.用這些乳化劑乳化指定體系,測其穩定性,比較其乳化效率,直到找到效率**高的一對乳化劑為止.值得注意的是,這里未提及乳化劑的濃度,但這并不影響這種選配方法,因為制備一穩定乳狀液所要求的HLB值與乳化劑濃度關系不大.在乳狀液不穩定區域內,當乳化劑濃度很低或內相濃度過高時,才會對本方法有影響.[6]采用HLB方法選擇乳化劑時,不僅要考慮**佳HLB值,同時還應注意乳化劑與分散相和分散介質的親和性.一個理想的乳化劑,不僅要與油相親和力強,而且也要與水相有較強的親和力.把HLB值小的乳化劑與HLB值大的乳化劑混合使用,形成的混合膜與油相和水相都有強的親和力,可以同時兼顧這兩方面的要求.所以,使用混合乳化劑比使用單一乳化劑效果更好.綜上所述,決定指定體系乳化所需乳化劑配方的方法是:任意選擇一對乳化劑,在一定范圍內改變其混合比例,求得效率**高之HLB值后,改變復配乳化劑的種類和比例,但仍需保持此所需HLB值,直**尋得效率**高的復配乳化劑.
2.3 HLB值與混合乳化劑配比
在復配乳化劑時,采用多少量合適可通過各自的HLB值和指定體系所需的HLB值求得.例如,在進行醋酸乙烯酯的O/W型乳液聚合時,乳化劑用量為3%,采用SDS和Span-65為乳化劑,已知SDS的HLB值為40,Span-65的HLB值為2.1,乳液聚合時要求的HLB值平均為16.0.
設Span-65在混合乳化劑中的質量分數為w%,則40(1-w%)+2.1w%=16,解之得w%=63.3%,則SDS在混合乳化劑中的質量分數為36.7%.由此可知,在醋酸乙烯酯的O/W型乳液聚合體系中,Span-65的用量占3%*63.3%=1.9%;SDS的用量占3%*(1-63.3%)=1.1%.
3 結束語
在制備穩定乳狀液時,選擇**適合的乳化劑以達到**佳乳化效果是關鍵問題.對于乳化劑的選擇,目前尚沒有完善的理論.表面活性劑的HLB值在選擇乳化劑和確定復合乳化劑配比用量方面有很大使用價值,其優點主要體現在它的加和性上,可以簡單地進行計算;其問題是沒有考慮其他因素對HLB值的影響,尤其是溫度的影響,這在近年來用量很大的非離子型乳化劑上表現尤為突出.此外,HLB值只能大致預示形成乳狀液的類型,不能給出**佳乳化效果時乳化劑濃度,也不能預示所得乳狀液的穩定性.因此,應用HLB值選擇乳化劑是一個比較有效的方法,但也有一定的局限性,在實際應用中還需要結合其他方法參照進行.
在過去的幾十年里,乳液的制造技術得到了很大的改進,穩定的乳液應用到各行各業,比如食品工業、藥品行業、化妝品和涂料行業中。雖然可以直接乳化的方式制造出相應的W/O和O/W乳化體系，但是人們為了節省能源以及提高乳化的效率，在**近幾年，通過相轉化的方式制造乳液成為低耗能高乳化效能的一種解決方法。
當兩種互不相容的液體混合,通過攪拌其中一相變化細小的液滴分散在另一相(該相我們稱其為連續相),因為這種暫時分散的體系增加了兩種液體之間界面,同時也增加了表面自由能,因此這種體系是熱不穩定體系,很快就要分層.為了體系的穩定,我們必須添加第三種成分——單一或者混合的表面活性劑，根據實際的需要可以把體系的穩定時間延長到幾分鐘或幾年的時間不等。為了區分兩種混合液體，一般分別叫油相和水相，若水為連續相，就形成水包油體系，如果油為連續相，就形成油包水體系。形成的乳化體系的類型（油包水或者水包油）主要決定于乳化劑的性質。假如該表面活性劑在水相溶解性比油相強（親水），膠束形成在水相中，水成為連續相，從而形成水包油的體系；反之形成油包水的體系。在某些情況下，**初乳化體系的類型決定于油水相的添加順序，當形成乳化體系條件改變了，相轉變就發生了（連續相變為分散相）。相轉變可以通過改變油水相之間的比例來實現（EIP），也可以通過改變乳化劑對兩相之間的性質來實現（PIT）。在制造乳液的過程中，同樣有多重乳化體系的出現，它幫助我們更好的理解乳化體系相轉變的基礎性質。#p#分頁標題#e#
研究相轉變方面資料相對比較少,攪拌不是一個很好的條件,相轉變的條件很難確定,往往**后乳液的類型很難預測,更重要的一點需要澄清的是相轉變方式制造乳液是相當可靠可重復性。
轉相溫度一般在乳化劑的濁點附近
表面活性劑親合力差值SAD早期使用的破乳劑一般是親水性強的陰離子型表面活性劑，因此早期的破乳機理認為，破乳作用的**步是破乳劑在熱能和機械能作用下與油水界面膜相接觸，排替原油界面膜內的天然活性物質，形成新的油水界面膜。
這種新的油水界面膜親水性強，牢固性差，因此油包水型乳狀液便能反相變型成為水包油型乳狀液。外相的水相互聚結，當達到一定體積后，因油水密度差異，從油相中沉降出來。
Salager用表面活性劑親合力差值SAD(Surfactant affinity–difference)定量地表示陰離子破乳劑的反相點：
SAD將所有影響破乳劑的諸因素歸納在一起，當SAD=0時，乳狀液的穩定性**低，**容易反相破乳。
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