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表面活性剂的乳化作用和增溶作用

两种互不溶的液体,一种以微粒(液滴或液晶)分散于另一种中形成的体系称为乳状液。形成乳状液时由于两液体的界面积增大,所以这种体系在热力学上是不稳定的,为使乳状液稳定需要加入第三组分—乳化剂以降低体系的界面能。乳化剂属于表面活性剂,其主要功能是起乳作用。乳状液中以液滴存在的那一相称为分散相(或内相﹑不连续相),连成一片的另一相叫做分散介质(或外相﹑连续相)。

①乳化剂和乳状液

常见的乳状液,一相是水或水溶液,另一相是与水不相混溶的有机物,如油脂﹑蜡等。水和油形成的乳状液,根据其分散情形可分为两种:油分散在水中形成水包油型乳状液,以O/W(油/水)表示:水分散油中形成油包水型乳状液,以W/O(水/油)表示。此外还可能形成复杂的水包油包水W/O/W型和油包水包油O/W/O型的多元乳状液。

乳化剂是通过降低界面张力和形成单分子界面膜使乳状液稳定的。

在乳化作用中对乳化剂的要求:a:乳化剂必须能吸附或富集在两相的界面上,使界面张力降低;b:乳化剂必须赋予粒子以电荷,使粒子间产生静电排斥,或在粒子周围形成一层稳定的﹑黏度特别高的保护膜。所以,用作乳化剂的物质必须具有两亲基团才能起乳化作用,表面活性剂能满足这种要求。

②乳化液的制备方法和影响乳状液稳定性的因素

制备乳状液的方法有两种:一种是采用机械法使液体以微小的粒子分散于另一种液体中,工业上多采用这种方法制备乳状液;另一种是将液体以分子状态溶于另一液体中,然后使其适当地聚集而形成乳状液。

乳状液的稳定性是指反抗粒子聚集而导致相分离的能力。乳状液在热力学上是不稳定的体系,有较大的自由能。因此所谓乳状液的稳定性实际上是指体系达到平衡状态所需要的时间,即体系中一种液体发生分离所需要的时间。

当界面膜中有脂肪醇﹑脂肪酸和脂肪胺等极性有机物分子时,膜强度显著增高。这是因为,在界面吸附层中乳化剂分子与醇﹑酸和胺等极性分子发生作用形成“复合物”,使界面膜强度增高的缘故。

由两种以上表面活性剂组成的乳化剂称为混合乳化剂。混合乳化剂吸附在水/油界面上,分子间发生作用可形成络合物。由于分子间强烈作用,界面张力显著降低,乳化剂在界面上吸附量显著增多,形成的界面膜密度增大,强度增高。

液珠的电荷对乳状液的稳定性有明显的影响。稳定的乳状液,其液珠一般都带有电荷。当使用离子型乳化剂时,吸附在界面上的乳化剂离子其亲油基插入油相,亲水基处于水相,从而使液珠带电。由于乳状液的液珠带同种电荷,它们之间相互排斥,不易聚结,使稳定性增高。可见,液珠上吸附的乳化剂离子越多,其带电量越大,防止液珠聚结能力也越大,乳状液体系就越稳定。

乳状液分散介质的黏度对乳状液的稳定性有一定影响。一般,分散介质的黏度越大,乳状液的稳定性越高。这是因为分散介质的黏度大,对液珠的布朗运动阻碍作用强,减缓了液珠之间碰撞,使体系保持稳定。通常能溶于乳状液的高分子物质均能增高体系的黏度,使乳状液的稳定性增高。此外高分子还能形成坚固的界面膜,使乳状液体系更加稳定。

在某些情况下加入固体粉未也能使乳状液趋于稳定。固体粉未处于水﹑油中或界面上,取决于油﹑水对固体粉未的润湿能力,若固体粉未完全为水润湿,又能被油润湿,才会滞留于水油界面上。

固体粉未使乳状液稳定的原因在于,聚集于界面的粉未增强了界面膜,这与界面吸附乳化剂分子相似,故固体粉未料子在界面上排列得越紧密,乳状液越稳定。

表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力,且此时溶液呈透明状,胶束的这种作用称为增溶。能产生增溶作用的表面活性剂叫做增溶剂,被增溶的有机物称为被增溶物。

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