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(xiàn)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(zhuǎn)變溫度法).前者適用于各種類(lèi)型表面活性劑,后者是對(duì)前一方法的補(bǔ)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(gè)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(guān)鍵.**可靠的方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選,HLB值有助于篩選工作.通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),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(shí),除根據(jù)欲得乳狀液的類(lèi)型選擇乳化劑外,所用油相性質(zhì)不同對(duì)乳化劑的HLB值也有不同要求,并且,乳化劑的HLB值應(yīng)與被乳化的油相所需一致.[4]有一種簡(jiǎn)單的確定被乳化油所需HLB值的方法:目測(cè)油滴在不同HLB值乳化劑水溶液表面的鋪展情況,當(dāng)乳化劑HLB值很大時(shí)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(kāi)時(shí),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(jiǎn)便,所得結(jié)果有一定參考價(jià)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(gòu)成混合乳化劑,既可以滿足復(fù)雜體系的要求,又可以大大增進(jìn)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(duì)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(cè)定各個(gè)乳狀液的乳化效率(可用乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間來(lái)代表,也可以用其他穩(wěn)定性質(zhì)來(lái)代表),與計(jì)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(yīng)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(wěn)定指定乳狀液所需乳化劑的濃度**低!價(jià)格**便宜.價(jià)格貴但所需濃度低得多的乳化劑也可能比價(jià)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(duì)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(cè)其穩(wěn)定性,比較其乳化效率,直到找到效率**高的一對(duì)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?yàn)橹苽湟环€(wěn)定乳狀液所要求的HLB值與乳化劑濃度關(guān)系不大.在乳狀液不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi),當(dāng)乳化劑濃度很低或內(nèi)相濃度過(guò)高時(shí),才會(huì)對(duì)本方法有影響.[6]采用HLB方法選擇乳化劑時(shí),不僅要考慮**佳HLB值,同時(shí)還應(yīng)注意乳化劑與分散相和分散介質(zhì)的親和性.一個(gè)理想的乳化劑,不僅要與油相親和力強(qiáng),而且也要與水相有較強(qiáng)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(qiáng)的親和力,可以同時(shí)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(duì)乳化劑,在一定范圍內(nèi)改變其混合比例,求得效率**高之HLB值后,改變復(fù)配乳化劑的種類(lèi)和比例,但仍需保持此所需HLB值,直**尋得效率**高的復(fù)配乳化劑.
 

2.3 HLB值與混合乳化劑配比
在復(fù)配乳化劑時(shí),采用多少量合適可通過(guò)各自的HLB值和指定體系所需的HLB值求得.例如,在進(jìn)行醋酸乙烯酯的O/W型乳液聚合時(shí),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(shí)要求的HLB值平均為16.0.
設(shè)Span-65在混合乳化劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jié)束語(yǔ)
 
在制備穩(wěn)定乳狀液時(shí),選擇**適合的乳化劑以達(dá)到**佳乳化效果是關(guān)鍵問(wèn)題.對(duì)于乳化劑的選擇,目前尚沒(méi)有完善的理論.表面活性劑的HLB值在選擇乳化劑和確定復(fù)合乳化劑配比用量方面有很大使用價(jià)值,其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在它的加和性上,可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行計(jì)算;其問(wèn)題是沒(méi)有考慮其他因素對(duì)HLB值的影響,尤其是溫度的影響,這在近年來(lái)用量很大的非離子型乳化劑上表現(xiàn)尤為突出.此外,HLB值只能大致預(yù)示形成乳狀液的類(lèi)型,不能給出**佳乳化效果時(shí)乳化劑濃度,也不能預(yù)示所得乳狀液的穩(wěn)定性.因此,應(yīng)用HLB值選擇乳化劑是一個(gè)比較有效的方法,但也有一定的局限性,在實(shí)際應(yīng)用中還需要結(jié)合其他方法參照進(jìn)行.
在過(guò)去的幾十年里,乳液的制造技術(shù)得到了很大的改進(jìn),穩(wěn)定的乳液應(yīng)用到各行各業(yè),比如食品工業(yè)、藥品行業(yè)、化妝品和涂料行業(yè)中。雖然可以直接乳化的方式制造出相應(yīng)的W/O和O/W乳化體系，但是人們?yōu)榱斯?jié)省能源以及提高乳化的效率，在**近幾年，通過(guò)相轉(zhuǎn)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(dāng)兩種互不相容的液體混合,通過(guò)攪拌其中一相變化細(xì)小的液滴分散在另一相(該相我們稱(chēng)其為連續(xù)相),因?yàn)檫@種暫時(shí)分散的體系增加了兩種液體之間界面,同時(shí)也增加了表面自由能,因此這種體系是熱不穩(wěn)定體系,很快就要分層.為了體系的穩(wěn)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(jù)實(shí)際的需要可以把體系的穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)到幾分鐘或幾年的時(shí)間不等。為了區(qū)分兩種混合液體，一般分別叫油相和水相，若水為連續(xù)相，就形成水包油體系，如果油為連續(xù)相，就形成油包水體系。形成的乳化體系的類(lèi)型（油包水或者水包油）主要決定于乳化劑的性質(zhì)。假如該表面活性劑在水相溶解性比油相強(qiáng)（親水），膠束形成在水相中，水成為連續(xù)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(lèi)型決定于油水相的添加順序，當(dāng)形成乳化體系條件改變了，相轉(zhuǎn)變就發(fā)生了（連續(xù)相變?yōu)榉稚⑾啵Ｏ噢D(zhuǎn)變可以通過(guò)改變油水相之間的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)（EIP），也可以通過(guò)改變?nèi)榛瘎?duì)兩相之間的性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)（PIT）。在制造乳液的過(guò)程中，同樣有多重乳化體系的出現(xiàn)，它幫助我們更好的理解乳化體系相轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)性質(zhì)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
研究相轉(zhuǎn)變方面資料相對(duì)比較少,攪拌不是一個(gè)很好的條件,相轉(zhuǎn)變的條件很難確定,往往**后乳液的類(lèi)型很難預(yù)測(cè),更重要的一點(diǎn)需要澄清的是相轉(zhuǎn)變方式制造乳液是相當(dāng)可靠可重復(fù)性。
 
轉(zhuǎn)相溫度一般在乳化劑的濁點(diǎn)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(qiáng)的陰離子型表面活性劑，因此早期的破乳機(jī)理認(rèn)為，破乳作用的**步是破乳劑在熱能和機(jī)械能作用下與油水界面膜相接觸，排替原油界面膜內(nèi)的天然活性物質(zhì)，形成新的油水界面膜。
這種新的油水界面膜親水性強(qiáng)，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(jié)，當(dāng)達(dá)到一定體積后，因油水密度差異，從油相中沉降出來(lái)。
    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(diǎn)：
SAD將所有影響破乳劑的諸因素歸納在一起，當(dāng)SAD=0時(shí)，乳狀液的穩(wěn)定性**低，**容易反相破乳。
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