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乳化剂的选择及其对乳液聚合的作用

作者:njqinghai发布时间:2020-09-25 17:07

一、乳化剂的选择

选择乳化剂最常用的方法是 HLB 法和 PIT 法。在选择乳化剂时 ,当配方中的乳化剂的 HLB 值能与被乳化的油相所需要的 HLB 值相近时 ,会产生较好的乳化效果。

 

1.  HLB 法

HLB 值是乳化剂的亲水亲油平衡值 ,代表分子疏水性基团和亲水性基团对水溶性贡献的相对权重。表面活性剂的 HLB 值及其应用列于表。  

 

设计乳液配方的步骤如下 

1)决定乳状液的类型 ;

2)选用何种油脂或被分散的物质值 ,或计算出所需的 HLB 值。再查出油相所需的 HLB ;

3)根据油相需要的 HLB 值 ,可先选择习惯的“乳化剂对”,例如制备 O/W 乳状液时 ,可选用 HLB>6 的乳化剂为主 , HLB<6 的乳化剂为辅 ;在制备 W/O 乳状液时 ,可选用 HLB<6 的乳化剂为主,HLB>6 的乳化剂为辅 ;

4)如果制备的乳状液不理想,则应更换“乳化剂对”。在设计乳液配方中 ,往往配方中油相不是单一的化学组分 ,这时可利用 HLB 值的加和性计算出混合组分HLB 值

 

2. PIT 法

HLB 法没有考虑温度对乳化剂的亲水性的影响 ,而温度对非离子乳化剂的影响却更为显著。当温度提高时亲水基的水化程度减小 ,低温时形成的 O/w 型乳状液 ,在高温时可能转变为 W/ O 型乳状液 ,反之亦然。所以 ,在一特定的体系中 ,此转变温度就是该体系内乳状液 ,反之亦然。用 3% ~5%的非离子乳化剂来乳化等体积的油和水 ,加热到不同的温度并搅拌 ,用电导测定乳状液的转相发生时的温度 ,即为转相温度。对于 O/W 型乳状液 ,一种合适的乳化剂其 PIT 值应比乳状液的保存温度高 20~60℃,对于 W/O 型乳状液 ,其合适的乳化剂的 PIT 值应比保存温度低10~40℃。实验发现 ,在 PIT 值附近制得的乳状液颗粒很小 ,但不稳定。要制得稳定的 O/w 型乳状液 ,需采用低于 PIT 值 2~4℃的温度制备乳状液 ,然后冷却至保存温度 ,乳液的稳定性最高。

 

 

二、乳状液的制备方法

 

1. 乳化剂在水中法

将乳化剂直接溶于水中 ,在激烈搅拌下将油加入。该法可直接制备 O/w 型乳状液 ,若欲得到 W/O 型乳状液 ,则继续加油至发生相变。该法适用于亲水性较强的乳化剂,可直接制备 O/W 型乳液,该乳液颗粒不均匀 ,稳定性差 ,需剧烈搅拌 ,可利用胶体磨和均质器进行处理。

 

2. 乳化剂在油中法 ( 转相乳化法 )

将乳化剂加入油相 ,再加入水直接制得 w/O 型乳状液 ,若欲得到 O/w 型乳液可直接继续加水直至转相 ,转相后比直接乳化效果更好。把乳化剂加到油中 ,形成乳化剂与油的混合物 ,将混合物直接加入水中 ,可直接生成 O/w 型乳状液。该法制得的乳液颗粒均匀 ,粒径小 ,乳液最为稳定。

 

 3. 轮流加入法

 

 

将水和油轮流加入乳化剂 ,每次只加少量 ,对制备食品类乳状液较为适应。

 

4. 初生皂法

用皂作乳化剂的 O/w 型或 W/O 型乳液可采用该法。将脂肪酸溶于油中 ,将碱溶于水中 ,两相接触 ,在界面有皂生成 ,而得到稳定的乳状液。

 

5. 转相温度乳化法

该法适用于用非离子乳化剂制备乳液。沼落升高时.到 ,状湘由 O/w 型转变为 W/O 型乳液.发牛转相的温度是亲水亲油达到平衡的温度。在相转化温度附近进行乳化可得到良好的乳化效果。

另外 ,乳化设备主要有四种类型 :简单搅拌器、胶体磨、均质器和超声波乳化器。乳化器材质对乳液的类型有一定的影响。一般情况是亲水性强的器壁易得到 O/w 型乳液 ,而疏水性强的器壁易形成 w/O 型的乳液。如玻璃易形成 O/W 型乳液 ,而塑料器壁则易形成 W/O 的乳液。

 

 

三、 表面活性剂在乳液聚合中的应用

 

1. 乳液聚合基本组分

合成树脂乳液的基本组分 

(1)水 :质量占乳液体系的 60%~80% ;

(2)单体 :为乳液的油相 ,占 20% ~40% ;

(3)引发剂 :一般使用水溶性氧化还原体系引发剂 ,使聚合反应在低温下进行 ,用量为单体的 0.1% ~1.0%;

(4)乳化剂 :占单体量的 2% ~l0%;

(5)相对分子质量调节剂 :如十二烷硫醇、异丙醇等 ,可调节聚合物的相对分子质量 ,并可减少聚合物链的文化 ,一般用量为单体量的 0.1% ~5% ;

(6)缓冲剂 :如磷酸盐等 ,用以调节介质的 pH 值 ,以利于引发剂的分解和保持乳液的稳定。

 

2.乳液聚合方式

乳液聚合可采取间歇式和半连续式两种方式进行 

1)间歇式反应 :即在装有加热、冷却、回流和搅拌装置的反应中 ,一次性按照配方加入水、乳化剂、单体及其他物料 ,然后升温到聚合温度 ,在搅拌下进行反应。达到终点后出料 ,清洗 ,准备下釜操作 ;

(2)半连续式反应 :半连续式反应所用反应装置和间歇式反应一样 ,但操作有很大区别 ,在半连续操作中 ,并不是将所有的物料在一个反应周期开始前全部加入 ,而是将一部分物料按照预先编排好的程序 ,在反应过程中连续地加入反应釜中。半连续式方式可用来有效地控制反应速率、共聚物组成、乳胶粒尺寸分布、乳胶粒形态以及聚合物的相对分子质量及其分布等。生产中多用于半连续式反应来制备树脂乳液。

 

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