工业炸药.pptx
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1、第四章 乳状液与泡沫4.1 乳状液乳状液4.2 泡沫泡沫4.1.1乳状液的类型乳状液的类型4.1 乳状液乳状液4.1.2 影响乳状液类型的因素影响乳状液类型的因素4.1.3 乳状液的稳定性与乳化乳状液的稳定性与乳化4.1.4 乳状液的制备乳状液的制备4.1.5 乳状液的转型与破坏乳状液的转型与破坏4.1.6 乳状液的应用乳状液的应用4.1.7微乳状液微乳状液4.1.1乳状液的类型乳状液的类型4.1 乳状液乳状液 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
2、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,乳化农药等。如牛奶,含水石油,乳化农药等。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4.1.1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)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
3、包水型油包水型)乳状液。乳状液。4.1.1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:油剂青霉素注射液、原油等。油剂青霉素注射液、原油等。W/O型和型和O/W型两类乳状液通常可用以下型两类乳状液通常可用以下几种方法鉴别: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;假设水加到释;假设水加到W/O型乳状液中,乳状型乳状液中,乳状液变稠甚至被破坏。液变稠甚至被破坏。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。2染色法染色法 将极微量的油溶性染料加到乳状液中,将
4、极微量的油溶性染料加到乳状液中,假设整个乳状液带有染料颜色的是假设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型乳状液。型乳状液。假设用水溶性染料其结果恰好相反。假设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)3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。(但假设乳状液中有离子型乳化剂,也(但假设乳状液中有离子型乳化剂,也有较好导电性)。有较好导电性)。4滤纸润湿法滤纸润湿法 由于滤纸容易被水所润湿,将
5、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。4.1.2 影响乳状液类型的因素影响乳状液类型的因素4.1.2.1相体积相体积 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
6、: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能占总体积的74.02%。假设分散相相体积大于假设分散相相体积大于74.02%,乳状乳状液就会变型。液就会变型。4.1.2.1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。假设小于能性。假设小于26%只能形成只能形成W/O型乳状型乳状液,假设大于液,假设大于74.02%只能形成只能
7、形成O/W型乳状型乳状液。此理论有一定的实验根底。液。此理论有一定的实验根底。4.1.2.1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 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,假设
8、要楔子排列的紧密且稳定,截面积小假设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,截面积大的一头的一头总是指向分散相,截面积大的一头留在分散介质中,此即为楔子理论。留在分散介质中,此即为楔子理论。4.1.2.2乳化剂分子构型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4.1.2.2乳化剂分子构型乳化剂分子构型 一价碱金属皂类,形一价碱金属皂类,形状是:状是:亲水端为大头,亲水端为大头,作为乳化剂时,容易形作为乳化剂时,容易形成成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:亲水端为小亲
9、水端为小头,作为乳头,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4.1.2.3乳化剂溶解度乳化剂溶解度 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,故形成例如:碱金属的皂类是水溶性的,故形成O/W型乳状液,二价与三价金属皂足油溶型乳状液,二价与三价金属皂足油溶性的,它们都形成性的,它们都形成WO型乳状液。型乳状液。4.1.2.3乳化剂溶解度乳化剂溶解度 以固体粉末为乳化剂时,假设要使固体以固体粉末为乳化剂时,假设要使固体微粒在分散相周围排列成紧密固体膜,固体微粒在分散相周围排列
10、成紧密固体膜,固体粒子大局部应当在分散介质中。粒子大局部应当在分散介质中。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 容易被油润湿的炭黑、石墨粉等,可作容易被油润湿的炭黑、石墨粉等,可作为为W/O型乳状液的稳定剂。型乳状液的稳定剂。水水油油4.1.2.3乳化剂溶解度乳化剂溶解度4.1.2.4聚结速度聚结速度 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
11、与(b)中中左半边所示的情形。左半边所示的情形。(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,则相体积大者构成外相。度相近,则相体积大者构成外相。4.1.2.4聚结速度聚结速度 乳化剂吸附在液滴的界面上,以后开展乳化剂吸附在液滴的界面上,以后开展成何种乳状液,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;4.1.3 乳状液的稳定性与乳化乳状液的稳定性与乳化4.
12、1.3.1乳状液不稳定性的表现乳状液不稳定性的表现4.1.3.2 乳化剂与乳化作用乳化剂与乳化作用乳化作用乳化作用(乳化乳化):乳化剂使乳状液稳定的作:乳化剂使乳状液稳定的作用。用。乳化剂一般可分为四大类:外表活性剂乳化剂一般可分为四大类:外表活性剂类乳化剂、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外表活性物质,如肥皂、蛋白质、磷脂、一些外表活性物质,如肥皂、蛋白质、磷脂、胆固醇等。胆固醇等。对于外表活性剂类的乳化剂,对于外表活性剂类的乳化剂,HLB值值(HLB值是外表活性剂的亲水值是外表
13、活性剂的亲水-亲油平衡值)亲油平衡值)是有参考价值的。是有参考价值的。HLB范范围围 应应用用类类型型 36 W/O乳化乳化剂剂79 润润湿湿剂剂 818 O/W乳化乳化剂剂1315 洗洗涤剂涤剂1518 加溶加溶剂剂4.1.3.2 乳化剂与乳化作用乳化剂与乳化作用4.1.3.3影响乳状液稳定性的主要因素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,可以参加外表活性剂降低外表向。显然,可以参加外表活性剂降低外表张力,以增强乳状液的稳定性。张力,以增
14、强乳状液的稳定性。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稳固,乳状液更稳定。以使界面膜更稳固,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性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:的主要因素。大量实验事实说明:(1)要有足够量的乳化剂才能有良好的乳)要有足够量的乳化剂才能有良好的乳化效果化效果(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。3.液滴双电层的排斥作用液滴双电层的排斥
15、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,其主要来源是液珠外表上吸附了电离的其主要来源是液珠外表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使乳状液稳定。电势及较厚的双电层使乳状液稳定。4.1.4
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