精细化学品配方设计 第二章 基础理论

null第二章 配方 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的基础理论第二章 配方设计的基础理论配方，涉及各种组分间发生混合、溶解、结晶、电离、化学反应、形成胶体、固体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的润湿、吸附等。低分子间比较简单、涉及到聚合物则变得复杂。第一节 物质间的溶解与共混规律第一节 物质间的溶解与共混规律一、极性相似相溶 聚合物与溶剂的化学结构和极性相似时，两者是相互溶解的二、溶解度参数相等相溶 内聚能，内聚能密度，溶解度参数。非（弱）极性高分子材料，它与某一溶剂的溶解度参数相差不超过1.5时便相溶。常见聚合物的溶解度参数δ常见聚合物的溶解度参数δ常用溶剂的溶解度参数常用溶剂的溶解度参数第一节 物质间的溶解与共混规律第一节 物质间的溶解与共混规律三、溶剂化原则 溶剂-溶质间作用力大于溶质间作用力时，溶质将发生溶解 含亲电基团的高分子易和含亲核基的溶剂相互作用而溶解。四、混合溶剂原则 混合溶剂具有协同作用和综合效果。常用聚合物的溶解性见P.16之表2-3混合溶剂的溶解度参数 δm = Φ1δ1 +Φ2δ2 + ……Φnδ n第二节 表面活性剂的性能与应用原理第二节 表面活性剂的性能与应用原理 表面活性剂具有亲水和亲油双重性质 能起乳化、分散、增溶、润湿、发泡、消泡、保湿、润滑、洗涤、杀菌、柔软、拒水、抗静电、防腐蚀等一系列作用 在精细化学品的配伍和加工中，常利用这些性质对某些组分进行乳化、分散、润湿、发泡、洗涤等处理表面活性的有关概念表面活性的有关概念表面活性剂：加入很少量即能显著降低溶剂(一般为水)的表面张力，改变体系界面状态、从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用(或其反作用)，以达到实际应用要求的一类物质。 从广义上讲，能使体系表面张力降低的溶质均 可称为表面活性物质；但习惯上只将显著降低表面 张力的这类化合物称为表面活性剂。 表面活性剂是一类具有双亲性结构的有机化合物。表面活性的有关概念表面活性的有关概念界面和表面界面－物质相与相的分界面 表面－当组成界面的两相中有一相为气相时的分界面表面活性剂的功能 改变液体的表面的性质 改变液－液界面的性质 改变液－固界面的性质常见的界面常见的界面气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面表面活性剂与表面活性表面活性剂与表面活性第一类：表面张力在稀浓度时随浓度急剧下降（曲线1）:某些物质的加入量很少时，就可使水的表面张力显著下降； 第二类：表面张力随浓度逐渐下降（曲线2）； 第三类：表面张力随浓度稍有上升（曲线3）。各种水溶液表面张力与浓度的关系可归结为三类：典型表面活性剂—油酸钠水溶液的表面张力典型表面活性剂—油酸钠水溶液的表面张力一、表面活性剂水溶液的性质一、表面活性剂水溶液的性质双亲媒性 溶解度 界面吸附 界面定性 生成胶束 临界胶束浓度cmc 多功能性表面活性剂的特点一、表面活性剂水溶液的性质一、表面活性剂水溶液的性质 表面活性剂的稀溶液服从理想溶液的规律，它在 溶液表面的吸附量随浓度的增大而增大，当浓度达到 或超过某一值后，吸附量就不再增加。这时溶液中过 多的表面活性剂分子就会形成分子聚集体----胶束 （micelle）临界胶束浓度----表面活性剂在溶液中形成胶束的起始浓度 在使用表面活性剂时， 一般要求其浓度在cmc以上表面活性剂分子在溶液表面吸附状态表面活性剂分子在溶液表面吸附状态 (a) 浓度极稀时的状态 (b) 中等浓度时的状态 (c) 吸附近于饱和时的状态表面活性剂形成胶束的过程表面活性剂形成胶束的过程临界胶束浓度(CMC)临界胶束浓度(CMC)临界胶束浓度(CMC)临界胶束浓度(CMC)（c）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙地密集 于液面上，形成了单分子吸附膜。空气与水处于完全隔离状 态，表面吸附达饱和。在溶液内部，增加表面活性剂,先是三 三两两以疏水基互相靠拢，形成球形胶束的最初形式。水表面 张力急剧下降。球形胶束和层状胶束球形胶束和层状胶束棒状胶束棒状胶束脂质双层与细胞膜脂质双层与细胞膜表面活性剂溶液中胶束结构的形成表面活性剂溶液中胶束结构的形成CMC可以作为表面活性剂表面活性的一种度量CMC可以作为表面活性剂表面活性的一种度量 以cmc为界限，在较小浓度范围内，其水溶液的许多物理化学性质，如表面张力、渗透压、密度、洗涤能力等都将发生突变。可以利用测定表面张力，电导率等方法达到测定临界胶束浓度目的.表面活性剂水溶液，其浓度只有在稍高于其cmc值时，才能充分显示其作用。表面活性剂在cmc附近的性质表面活性剂在cmc附近的性质C < cmc时，以单分子方式或离子形式存在于溶液中，分在溶液表面呈定向排列，表面张力迅速降低，C ＝cmc时，溶液表面定向排列已经饱和，表面张力达到最小值。再加入表面活性剂，开始形成小胶束，单分子浓度不再增加，只增加胶束的数量。C > cmc时，以单分子和胶束的动态平衡状态存在于溶液。溶液中分子的憎水基相互吸引，分子自发聚集，形成球状、层状胶束，将憎水基埋在胶束内部。影响表面活性剂cmc值的因素影响表面活性剂cmc值的因素 离子型表面活性剂的cmc决定于亲油基(憎水基)的 长短，一般碳原子数n越大，cmc越小(lg(cmc)=A – B n); 但亲油基中若引入双键或支链，则使cmc变大。 非离子型表面活性剂的cmc主要由亲水基的种类决 定，如聚氧乙烯链增长, cmc变大 。 反离子的影响：无机盐类强电解质的加入会使表面活性剂cmc值降低。lg(cmc)=a - b lg ci cmc值的大小主要决定于表面活性剂的分子结构和在水中的强电解质的浓度，与强电解质的种类和非电解质无关。醇类的影响：醇类物质的加入会使表面活性剂cmc值降低表面活性剂溶于水后的结构表面活性剂溶于水后的结构二、表面活性剂的亲水亲油平衡值二、表面活性剂的亲水亲油平衡值作为一种乳化剂，表面活性剂必须满足： a 在所应用的体系中具有良好的表面活性，产生低的界面张力。这就表明，此种表面活性剂有趋集于界面的倾向，而不易留存于界面两边的体相中。因而，要求表面活性剂的亲水、亲油部分有恰当的(平衡)比例。在任一体相中有过大的溶解性，则不利于产生低界面张力(即不易吸附)。 b 在界面上形成相当结实的吸附膜。根据分子结构的要求，希望界面上的吸附分子间有较大的侧向引力，这也和表面活性剂分子的亲水、亲油部分的大小、比例有关。 1949年，W.C.Gimn首次正式提出HLB的概念，认为它是分子中亲水基和亲油基这两个相反亲性基的大小和力量的平衡，并给每个表面活性剂一个数值，以表示分子内部平衡后整个分子的综合倾向是亲水的还是亲油的。这即是表面活性剂本身的HLB值。HLB值表示表面活性剂亲水性的大小HLB值表示表面活性剂亲水性的大小 HLB值是由表面活性剂的基本结构亲水基和亲油基相互关系所决定的。 双亲分子中极性基团极性越强，HLB值越大，亲水性越强； 双亲分子中非极性基团越长， HLB值越小，亲水性越弱。 HLB值获得方法有实验法和计算法两种，后者较为方便。HLB值没有绝对值，它是相对于某个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 所得的值。HLB值的计算HLB值的计算其中，E代表表面活性剂分子中的环氧乙烷(C2H4O)的质量百分数。 J.T.Dowis(也有说是Davies)将HLB作为结构因子的总和来处理，把表面活性剂结构分解为一些基团，每一基团对HLB值均有确定的贡献。自实验结果可得出各种基团的HLB数值，称其为基团的HLB数。一些基团的HLB数列于表2-1中。将基团的HLB数代入下式，即可算出表面活性剂的HLB值。 对于一般表面活性剂，其亲油基为碳氢链，故 ∑(亲油的基团数)可写为0.475m (m为亲油基的碳原子数)。 对于只有-(C2H4O)-为亲水基的非离子表面活性剂，则可用下式计算： 阴、阳离子型表面活性剂的HLB值在1～40之间，而非离子型表面活性剂的HLB值在1～20之间。一些基团的HLB数一些基团的HLB数一些商品表面活性剂的HLB值一些商品表面活性剂的HLB值三、表面活性剂的性质三、表面活性剂的性质1.表面活性剂的润湿性 润湿作用可看作是表面活性剂的一种界面定向作用,是将一种流体从基质表面把另一种流体取代掉的过程。液体中加入表面活性剂，主要起两方面作用： (1). 在固体表面发生吸附，改变固体表面性质； (2). 提高液体润湿能力。润湿过程可分为三类： A. θ≤180°时，沾湿润湿； B. θ≤90°时，浸入润湿； C. θ = 0°时，铺展润湿。接触角示意图接触角示意图表面活性剂在洗涤过程中的溶解效应表面活性剂在洗涤过程中的溶解效应2. 表面活性剂的起泡性和消泡性2. 表面活性剂的起泡性和消泡性泡沫是不溶性气体分散于液体或熔融固体中形成的分散体系。 表面活性剂加入液(固)体系后能存在与于气-液(气-固)界面.并形成一层弹性膜,膜的弹性是产生泡沫的必要条件.使起泡性增加的因素: a.疏水基带支链; b.亲水基团移向分子的中段.泡沫抑制剂----能加速达到表面张力平衡、并降低层间弹性膜弹性的有机物质； 泡沫稳定剂----能减慢达到表面张力平衡、并降低表面活性剂cmc的有机物质。泡沫生成的模式泡沫生成的模式气泡A--溶液中的气泡 气泡B--水溶液表面的气泡 气泡C--离开液面的气泡 两个气泡之间由于向外的疏水基之间存在引力而使两气泡集合而成泡沫。消泡剂消泡剂消泡剂大多为溶解度较小的高级醇，它们将泡沫中的起泡剂分子替代出来，使气泡强度下降，稳定性被破坏。一般地说，当表面张力低，膜的强度高时，不论是稳定泡沫还是不稳定泡沫，起泡力都较好。 溶液的黏度对泡沫稳定在两方面起作用： 一方面是增加泡沫液膜的强度； 另一方面表面黏度大，膜液体不易流动排出，延缓了液膜破裂，而增强了泡沫的稳定性。 某些物质(包括表面活性剂)的内聚力很低,扩散速度又快，能使局部区域的表面张力降到很低的程度，导致这些区域受到周围较高表面张力部位的作用，使泡沫液膜迅速变薄，直至达到破裂点而发生破裂。同时还能促使液体从泡沫中流失而缩短泡沫的寿命。这类物质被称为消泡剂液膜局部变薄时表面张力的变化液膜局部变薄时表面张力的变化 如图2-10所示，当泡沫的液膜受到冲击时会发生局部变薄现象，变薄处的液膜表面积增大，表面吸附的分子密度减小，从而使局部表面张力增加，即γ2>γ1。于是(1)处表面分子向(2)处迁移，使(2)处的表面分子密度增加，表面张力γ2又降至γ1，吸附于泡沫液膜上的表面活性剂分子对液膜起着表面“修复”的作用，使泡沫不易破坏，而具有良好的稳定性。表面活性剂的起泡力表面活性剂的起泡力 表面活性剂的种类是决定起泡力的主要因素，其它如温度、水的硬度、添加剂和溶液的pH值等也对起泡力有很大的影响。 常用的起泡剂有脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐以及少数阳离子和非离子表面活性剂。 阴离子表面活性剂的起泡力一般都比较大。其中肥皂是一类起泡力强的表面活性剂，它的起泡力和生成泡的稳定性与亲油基碳链的长度有关。 聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂的起泡力随环氧乙烷加成数的不同而异。环氧乙烷加成数较小时，溶解性差，起泡力小。随着环氧乙烷加成数的增加，起泡力逐渐增加。 表面活性剂的消泡和抑泡作用表面活性剂的消泡和抑泡作用消泡剂是指能够破除已经存在的泡沫的物质。 抑泡剂是指能够阻止泡沫的产生的物质。 无论是消泡剂或是抑泡剂，都是易于在溶液表面铺展的液体。当消泡剂吸附、铺展于液膜上时，液膜的局部表面张力便降低，同时带走液膜下层邻近液体，导致液膜变薄，泡沫破裂。 消泡剂在溶液表面上铺展得越快，则液膜变得越薄，消泡作用也就越强。一般要求具有消泡能力的液体具有足够低的表面张力，以便它们能够在已有的或将要有的泡膜上自动铺展。消泡剂的种类消泡剂的种类 实际应用的消泡剂种类很多，常用的有醇类、有机硅类、有机极性化合物等。 醇类消泡剂常为有分支结构的醇。如二乙基己醇、异辛醇、异戊醇、二异丁基甲醇等，它们常用于制糖、造纸、印染工业中。 有机硅类(主要是烷基硅油)消泡剂具有良好的消泡能力和抑泡能力，其表面张力很低，容易吸附于表面，在液面上易铺展且形成的表面膜强度不高。硅油不仅用于水溶液体系，对于非水体系也有效。而且用量较少。这类消泡剂广泛用于纤维、涂料、发酵等各工业部门，但其价格较高。泡沫的重要工业应用----浮选泡沫的重要工业应用----浮选首先是采用能产生大量气泡的表面活性剂——起泡剂。当在水中通入空气或由于水的搅动引起空气进入水中时，表面活性剂的疏水端在气－液界面向气泡的空气一方定向，亲水端仍在溶液内，形成了气泡； 另一种起捕集作用的表面活性剂(一般都是阳离子表面活性剂，也包括脂肪胺)吸附在固体矿粉的表面。这种吸附随矿物性质的不同而有一定的选择性。基本原理--利用晶体表面的晶格缺陷，其向外的疏水端部分地插入气泡内，这样在浮选过程中气泡就可能把指定的矿粉带走，达到选矿的目的。 (见图2-11)3. 表面活性剂的乳化作用3. 表面活性剂的乳化作用乳化作用是表面活性剂应用最为广泛的性质之一分散作用：一种固体微粒均匀的分散于另一种 液体中的现象。 乳化作用：使非水溶性物质在水中呈均匀乳化 或分散状态的现象。乳 化 剂：能使一种液体(如油)分散在水中或 另一种液体中的物质。分 散 剂：能使一种固体微粒分散在另一种液 体中的物质。有关乳化作用的几个概念乳状液的类型乳状液的类型水包油型乳状液(O/W)：少量油分散在大量水中， 连续相：水 分散相：油2.油包水型乳状液(W/O)：少量水分散在大量油中， 连续相：油 分散相：水 在没有乳化剂存在时，一般是体积大的一相容易形成连续相。有乳化剂存在时，亲水强的乳化剂易形成O/W型，亲油性强的易形成W/O型乳液。 乳状液的类型乳状液的类型有助于乳化液稳定的措施有助于乳化液稳定的措施 除了选择乳化能力比较强的表面活性剂和确定最合适的乳化体系配比外，下列措施也有助于促进乳液稳定：减小不连续相液滴离子的直径； 缩小两相的密度差； 提高连续相的粘度； 降低两液相间的界面张力； 多种表面活性剂复配使用； 调节pH，使得液滴表面上带有更多的电荷； 添加一些有效的乳化稳定剂； 尽量避免温度的变化、振动、摩擦、蒸发、浓缩或稀释等情况的发生。常用的乳化稳定剂有天然植物胶、淀粉、蛋白质以及合成的高聚物（如PVA、CMC等），还有胶状硅酸等。乳状液类型的鉴别乳状液类型的鉴别根据“油”、“水”的不同性质对乳状液进行鉴别 稀释法： 水包油型乳状液能与水混溶；油包水型乳状液能与油混溶。 电导法： 利用水和油的电导率相差很大的原理。 水包油型乳状液电导率大，可使 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 中串联的氖灯发光。 另外，还有滤纸濡湿法和光折射法。破乳破乳定义：消除乳状液的稳定化条件，使乳 状液发生破坏. 方法： 机械法、物理法和化学法。 机械法破乳----高速离心旋转、振动、摩擦 物理法破乳----急冷或急热、蒸发浓缩、稀释 化学法破乳----调整体系的pH、加破乳剂。例如:蒸汽机冷凝水的o／w型乳状液的破坏以除去油为破乳；原油的w／o型乳状液的破坏以除去水为破乳。4. 表面活性剂对固液分散体的作用4. 表面活性剂对固液分散体的作用在许多生产工艺中，常常需要将固体微粒均匀地分散在液体介质之中，如涂料、药物、染料、颜料等表面活性剂对固液分散体的作用一般有三个阶段： 固体微粒的润湿 粒子的分散或碎裂 阻止固体微粒重新聚集5. 表面活性剂的增溶作用5. 表面活性剂的增溶作用 在临界胶束浓度以上的表面活性剂溶液中加入少量不溶于水的有机物质时，可得到透明水溶液，这种现象称为增溶。（1）增溶现象（2）原因 不溶于水的有机物质进入胶束内部，呈现热力学上各向同性溶液的缘故。（3）增溶量 在一定浓度表面活性剂溶液中，所溶解的被增溶物质的饱和浓度称为增溶量。 随着浓度的增加，增溶量一般呈线性增大，而且 斜率越大，增溶能力越强。离子型表面活性剂的克拉夫特点离子型表面活性剂的克拉夫特点 在温度较低时，离子型表面活性剂的溶解度一般很小；随着温度的升高，溶解度逐渐增加；在达到某一温度后，溶解度突然增大，溶解度突然增大的温度称为克拉夫特点(Krafft Point)。 离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度的变化，类似于其物理化学性质随浓度的变化情况。克拉夫特点的起因克拉夫特点的起因 离子型表面活性剂在克拉夫特点的溶解度突然增大，是由于形成胶束所致。实际上，在克拉夫特点的溶解度即为cmc。非离子表面活性剂的浊点非离子表面活性剂的浊点 非离子表面活性剂一般在低温时易与水混溶，升至某一温度后，溶液变浊，即有表面活性剂析出，此温度称为该表面活性剂的浊点(Cloud Point)。 非离子表面活性剂，特别是含有聚氧乙烯链的非离子表面活性剂，其水溶性的情况正好与离子型表面活性剂的情况相反。 浊点可用于衡量非离子表面活性剂的水溶性。非离子表面活性剂的溶解是由于聚氧乙烯链中的氧原子与水分子之间形成氢键所致，温度升高时此种氢键易被破坏，于是发生析出、变浊现象。6. 表面活性剂的柔软性和抗静电性6. 表面活性剂的柔软性和抗静电性 当纤维吸附了表面活性剂之后,表面活性剂的疏水基团朝向纤维表面的外侧,在纤维之间形成一层润滑剂膜,降低了纤维的静摩擦系数,使纤维的平滑柔软性增加。 具有比较大的疏水基团和比较强的亲水基团的表面活性剂在纤维界面吸附时,疏水基朝向纤维,亲水基朝向空气,使纤维的离子导电性能和吸湿导电性能增加,使纤维的表面电阻降低,防止了纤维表面静电的积累.对纤维的柔软作用对纤维的柔软作用第三节 表面活性剂的复配原理第三节 表面活性剂的复配原理 表面活性剂在结晶或溶液中相互间的作用对研究表面活性剂的结构与性能的关系具有重要的意义，在配制精细化学品的工艺上具有实用价值。一、无机电解质与表面活性剂的作用一、无机电解质与表面活性剂的作用 在表面活性剂溶液中加入无机盐类物质，会使其表面活性提高。 在一定的浓度范围内，cmc与加入的盐的浓度成反比关系。 无机盐对离子型表面活性剂主要是通过离子间的电性能作用，压缩表面活性剂的离子头的离子雾厚度，减少其排斥作用，使其易形成胶团。 无机盐对非离子型表面活性剂主要是对其疏水基团的盐析或盐溶作用，同时也降低了表面活性剂的cmc。但该影响较小，当盐浓度较小时，非离子型表面活性剂溶液的表面张力几乎不发生变化，因此，盐与非离子表面活性剂的配伍效应不大。电解质对浊点的影响电解质对浊点的影响二、极性有机物与表面活性剂的作用二、极性有机物与表面活性剂的作用 少量有机物的存在，能增加表面活性剂在水溶液中的表面活性，导致cmc发生大的变化，出现溶液表面张力有最低值的现象。 脂肪醇分子能插入表面活性剂胶团内促进胶团的形成，从而对表面活性剂的表面活性、cmc及其他性质产生显著影响，其作用大小一般随碳链的加长而增大。 强极性水溶性有机物对表面活性剂水溶液的作用形式与其结构有关，某些添加物能使cmc上升而不下降，如：尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇、二噁烷等；而另一些则使cmc降低，如：果糖、木糖、山梨醇、环己六醇等。三、阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的相互作用三、阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的相互作用 在水溶液中，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂之间有强烈的相互作用，形成一种复合物(分子间化合物)，表现出较高的表面活性，使溶液的表面活性大大降低。特别注意特别注意 上述分子间复合物一般很难制备，必须严格的按一定的物质量的比例，并遵循一定的混合方式才能得到。否则，形成其表面活性彼此相互抵消的离子化合物，并以沉淀的形式从溶液中析出。如1631和LAS四、阴离子表面活性剂与 两性表面活性剂的相互作用四、阴离子表面活性剂与 两性表面活性剂的相互作用 阴离子表面活性剂与两性表面活性剂之间也存在强烈的相互作用，能够提高表面活性和改变某些性能。 例如，在针对硬水体系的洗涤剂配方中，通常会添加一定量的两性表面活性剂来提高LAS的洗净力，同时降低污染。五、阳离子表面活性剂与 两性表面活性剂的相互作用五、阳离子表面活性剂与 两性表面活性剂的相互作用 两性表面活性剂与阳离子表面活性剂之间同样存在强烈的相互作用，主要表现在引起水溶液的粘度、泡沫量等发生变化。 两性表面活性剂与阳离子表面活性剂混合体的水溶液的粘度，在pH大于7时会随pH值的提高而增加，当pH=9.4时，粘度达到最大值，随后随pH值的提高而迅速下降。六、非离子表面活性剂与阴离子 表面活性剂的相互作用和协同效应六、非离子表面活性剂与阴离子 表面活性剂的相互作用和协同效应 当任何一种表面活性剂混合物，在其cmc达到的表面张力低于单一表面活性剂在其cmc所达到的表面张力时，这种体系的表面张力降低效能的协同效应就可能存在。 七、表面活性剂与水溶性高分子的作用七、表面活性剂与水溶性高分子的作用水溶性高分子与表面活性剂之间的作用一般有三种： A.电性作用； B.疏水作用； C.色散力作用。 水溶性高分子物质与阴离子表面活性剂间作用的强烈次序为： PVA＜PEG＜CMC＜PVAC＜PPG≈PVP 水溶性高分子物质与阳离子表面活性剂以及非离子表面活性剂间的作用则较弱。影响这种相互作用的主要因素是： 高分子的疏水性越强，相互作用越大； 表面活性剂的碳链愈长，相互作用愈大； 两者的电负性差异越大，相互作用愈大。第四节 乳化理论与技术第四节 乳化理论与技术 把盛在一个容器内的油和水用力快速搅拌，它们会暂时形成均匀分散的乳状液，当搅拌停止时，微细的油珠会很快聚结成大的油珠与水分离，最终恢复到油水分层状态。油水分离是一种自发过程，而要维持乳液稳定，外界必须对其做功，也就是要克服体系的内聚能。一、表面能一、表面能 用适当的方式使油和水形成乳状液后，油及水的比表面积大大增加。引起体系的能量增加，体系状态不稳定。 为了保持乳状液的稳定性，可以通过向体系加入适当而且适量的表面活性剂来降低体系的表面张力，并且将电能和机械能通过搅拌传递给体系，有一部分以表面能的形式储藏在体系中。二、乳化剂的分子结构特性二、乳化剂的分子结构特性能使一种液体(如油)分散在水中或另一种液体中的物质被称为乳 化 剂。 乳化剂实质上就是表面活性剂，它能显著降低界面自由能和界面张力，从而维持乳状液稳定。乳化剂的分子结构就是表面活性剂的分子结构，具有亲水和亲油双重性质三、界面膜的性质和混合乳化剂三、界面膜的性质和混合乳化剂 乳化剂吸附在相界面上形成界面膜，其分子在膜层上都是定向排列的。由此避免了分散相颗粒的凝聚，使得乳液稳定。 同时，界面膜也应具有一定的粘度和弹性。 由一部分水溶性表面活性剂和一部分油溶性极性有机物组成的混合乳化剂，这两种组分间能够形成氢键，在界面上吸附后形成的’复合物”定向排列更紧密，弹性膜强度更高，因而乳液稳定性更好。四、以HLB值选择乳化剂四、以HLB值选择乳化剂乳化剂在制作乳状液时的作用有三个方面： A.降低界面张力； B.在分散粒表面形成吸附膜起机械保护； C.使分散粒子表面带相同电荷，避免粒子的凝聚。 在选择乳化剂时，如果配方中乳化剂的HLB值与被乳化的油相所需要的HLB值相近时，就能产生比较好的乳化效果。设计乳状液配方的步骤设计乳状液配方的步骤1.决定乳状液的类型：O/W or W/O2.确定油相或被分散物质的种类，并查出或计算出乳化该物质所需的HLB值；3.根据油相所需要的HLB值，选择习惯上使用的“乳化剂对”；4.实验调试配方，如果配制的乳状液不理想，则更换“乳化剂对”，或者调整各乳化剂的用量。常用的“乳化剂对”常用的“乳化剂对”W/O 乳液用： 蜂蜡硼砂皂-双硬脂酸铝； 硬脂酸钙皂-双硬脂酸铝； 蜂蜡钙皂-羊毛醇； 硬脂酸钙皂-丙二醇硬脂酸酯； 三聚甘油异硬脂酸酯-蜂蜡硼酸皂。O/ W乳液用： 硬脂酸三乙醇胺-单硬脂酸甘油酯； 硬脂酸钙皂-单硬脂酸甘油酯； 十六醇硫酸钠-十六醇； 十六醇硫酸钠-胆甾醇； Span-Tween； Span-蔗糖单脂肪酸酯； Span-蔗糖双脂肪酸酯； 葡萄糖苷甲醚-聚氧乙烯葡萄糖苷甲醚。常用乳化剂及体系的HLB值常用乳化剂及体系的HLB值常用表面活性剂的HLB值见前述表1-9，一些天然物质的HLB值如下： 金合欢胶：8.0 明胶：9.8 CMC： 10.5 黄耆胶：13.2乳化各种油相所需的HLB值乳化各种油相所需的HLB值五、PIT法——非离子乳化剂的选择依据五、PIT法——非离子乳化剂的选择依据 HLB没有考虑温度对乳化剂的影响，而温度对非离子表面活性剂的影响却相当显著。当温度升高时，亲水基的水化程度减小，在低温时形成的O/W乳状液在高温下有可能转变成W/O乳状液。 在某一特定的体系中，此转变温度就是该体系中乳化剂的亲水和亲油性质达到适当平衡时的温度，即相转变温度(PIT)。相转变温度的测定：用3%-5%的非离子乳化剂乳化等体积的油和水,搅拌下加热到不同温度,通过测定乳状液电导率的突跃来确定相转变温度。影响PIT的因素影响PIT的因素自身的HLB值近似线性正比关系 在溶液中油相的浓度浓度越大PIT越低 聚氧乙烯的链长分布越宽PIT越高 油相中的添加剂对其极性的改变极性增加PIT降低六、乳状液的制备方法与设备六、乳状液的制备方法与设备乳化剂加于水中 乳化剂加于油中(转相乳化法) 轮流加入法 初生皂法 转相温度乳化法乳化设备主要有： 简单搅拌器，胶体磨，均质器，超声波乳化器。七、影响乳化体系稳定性的因素七、影响乳化体系稳定性的因素油水两相的体积比 乳化剂的配比和用量 乳化体系的粘度 乳化器器壁的极性 乳化体系的酸碱度 乳化体系的温度第五节 配方研究的一般方法第五节 配方研究的一般方法一、精细化学品的一般生产方法二、配方研究的一般方法二、配方研究的一般方法1.配方设计的前提A.对产品性能要求的了解① 充分了解产品规格规定的各项性能指标； ② 了解产品的使用环境及其使用中可能会出现的问题； ③ 了解市场信息和消费者的兴趣爱好、趋势、从而引导消费。B.对原材料特性的了解原材料的作用与性质； 原材料间的近似性、相容性、协同作用； 原材料的质量及其检验； 原材料的用量与产品性能、工艺间的联系； 原材料的价格。C.对生产工艺与条件的掌握工艺的可行性； 生产设备的性能，操作的现实性； 生产工艺的可行性与可操作性等。2.配方设计的基本原则2.配方设计的基本原则配方的适用性 配方的经济性 配方生产工艺的可行性三、配方设计的实施步骤三、配方设计的实施步骤收集和分析相应的配方资料 拟定与工艺相适应的基本配方和各组分的用量范围 采用系统实验方法对基本配方的主要组分进行配方优化 参照试样的性能检测结果进行配方组分和用量调整 确定小试配方，对配方组分和用量进行再优化 中试考核，小批量生产，供样征求用户意见，固定配方四、配方设计的主要内容四、配方设计的主要内容产品的功能优化设计 生产工艺稳定性的设计五、配方研究中常用的实验设计方法五、配方研究中常用的实验设计方法单因子寻优实验法 多因素变换优选法 平均试验法 正交试验法 均匀设计试验法 数学模型拟合法解决三方面的问题： 分析各因子与产品性能指标的关系 找出各因子影响指标的主次 确定优化的配方和工艺条件。