表面活性剂在乳化油品应用

表面活性剂在乳化油品中应用 摘要：本文阐述了表面活性剂在乳化油品中作为乳化剂的应用，表面活性剂的乳化作用,选择用乳化剂 原则 组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则 及乳状液的形成过程。 关键词：表面活性剂；乳化油品；乳化剂；乳化作用。 表面活性剂 表面活性剂是指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[1]。表面活性剂范围十分广泛（阳离子、阴离子、非离子及两性），为具体应用提供多种功能，包括发泡效果，表面改性，清洁，乳液，流变学，环境和健康保护。 表面活性剂在国民经济中应用极广。发展极快．现代工农业生产如果没有表面活性剂则不可想象。如今，不论在石油、纺织、印染、食品、医药、化纤、塑料、农药、化肥、涂料、染料、信息材产、化工、冶金、采矿、选矿、金属加工、环保、化妆品等领域．还是在农业生产中，表面活性剂都有重要的应用。其特点是只要加入极少量表面活性剂，就可在相关生产中起到改进工艺、提高质量、提高产量、降低消耗、节约能源、提高生产率和经济效益的关键作用。因此。表面活性剂有“工业味精”的誉称。目前，表面活性剂工业虽然是一门新兴的精细化工工业，但由于其重要性和应用广泛性已成为国民经济的基础工业之一。不仅如此，表面活性剂科学与其他学科关系密切．特别名生物物理化学、化学动力学、分析化学领域中，表面活性剂逐渐成为主要的研究对象[2]。 表面活性剂在乳化油品中的应用，主要是作为乳化剂在乳化油品中的应用。 乳化油 能与水自动形成乳化液的油称为乳化油。乳化剂是一种表面活性剂，其作用是降低两相液体间的界面张力，使同相颗粒彼此不易絮凝和结合成大颗粒，所以乳化油的凝点略低于相应的未乳化油[3]。乳化油在美国、  日本、英国称为可溶性油。乳化油由基础油、乳化剂、防锈添加剂、润滑剂、极压添加剂等物质组成。乳化油是呈透明均相状的油体。乳化油与其它油品不同，其它油遇水不乳化而分成两相，即油相及水相。油比较轻，浮在水面上，而乳化油的最大特点就是少量乳化油加入水中能形成稳定或半稳定及不稳定乳化液[4]。 乳状液 互不相容的两液相中的—相以微滴状分散于另一相中，所形成的乳状物称为乳状液这种作用称为乳化作用。 乳状液广泛应用于生产和日常生活，例如高分子工业的乳液聚合是一种重要的生产方法；油漆、涂料工业的“乳胶”；乳状液农药可以节省农药，提高药效；化妆品工业的膏、霜、露、液；食品工业制造冷饮、糖果、糕点、人造油脂；机械工业的高速切削冷却润滑液；铺路面的乳化沥青等，均为乳状液[5]。 乳化剂 乳化剂是乳浊液的稳定剂，是一类表面活性剂。乳化剂的作用是：当它分散在分散质的表面时，形成薄膜或双电层，可使分散相带有电荷，这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。例如，在农药的原药（固态）或原油（液态）中加入一定量的乳化剂，再把它们溶解在有机溶剂里，混合均匀后可制成透明液体，叫乳油。常用的乳化剂有肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠等。 （一）乳化剂的分类 乳化剂分为离子型、非离子型、天然三种。离子型乳化剂分为阳离子型和阴离子型两类,阳离子乳化剂主要是胺类及季铵盐,由于价格昂贵,所以农药多应用阴离子型,有非极性的烷烃基或环烃基和极性的羧基或磺酸基等所形成的盐,如脂肪酸皂、烷基磺酸盐、烷基苯基硫酸盐、磷酸盐等。磺酸类乳化剂中的十二烷基磺酸钠及钙在乳油配制时使用最广,在水乳剂中使用最多的是分子量较大的磷酸酯类。非离子型乳化剂是品种最多的一类乳化剂,按亲水基,这类表面活性剂分为聚乙二醇型和多元醇型两大类。在农药加工中广泛应用的是聚乙二醇型,如聚氧乙基烷基苯基醚、聚氧乙基烷基醚、聚氧乙基脂肪酸醚酯等。卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯树胶等是天然乳化剂。目前在制剂配制中应用广泛的是混合型乳化剂,多为非离子型与阴离子型的混合,也有非离子型乳化剂之间的混合[6]。 （二）乳状液的形成————乳化作用 少量的油加入水中互不相容，这是由于油与水两相界面上的界面张力比较大，分散时所需要的功较大，尽管搅拌暂时能分散，但不稳定。：当入表面活性剂后，利用活性分子和疏水基团，将油与水连结在一起，同时由于表面活剂分子的定向吸附能力，降低了油水界面张力，降低了油在水中分散所做的功。经搅拌就能很好地乳化[4]。一种液体中有另一种液体的微小粒子均匀地分散于其中，而且这两种液体是互不相溶的，这种液体就叫做乳状液。 研究表明:乳化过程首先是两相发生形变,形变到一定程序后,被分散成较大的液珠,然后大液珠再进一步形变分裂成小液珠。要把一种液体高度分散于另一液体中,必须提供给体系很大的能量(如超声分散,高速混合搅拌等)以克服因小液珠发生形变而产生的Laplace压力Ps增大体系的界面和界面能,其中Ps=γ(1R1+1R2)R1, R2为液珠两表面的曲率半径,γ为界面张为。如果仅靠提供给体系机械能进行乳化,有人指出只有1/1000的机能能用于增大体系的界面能,其余的则以热能的形式浪费掉。另一方面消耗了很大的能量所形成的乳状液又有力图减少界面,降低界面能,自发凝结的倾向,稍经放置,便又分层。如何在降低能耗下得到稳定的乳状液呢?那就必须加入乳化剂。乳化剂在乳状液的形成中所起的主要作用有: (a)在分散相周围形成坚固的保护膜,阻止液珠聚并; (b)降低界面张力,乳化作用易于进行。(c)产生界面电荷,增大液珠间的斥力,乳化作用在乳化剂存在下,两相易于形变,形成乳状液图1为加入乳化剂后O/W型乳液形成示意图[7] 图1　加入乳化剂O/W型乳状 液形成示意图(后阶段) (三).乳化剂的选择 选择用乳化剂的表面活性剂原则 乳化剂通常是表面活性剂。作为乳化剂的表面活性剂,其分子结构必须是碳链较长,无支链,亲水基在一端。Rosen和Myers提出了选择用乳化的表面活性剂原则:（1）在所应用的体系中有较高的表面活性,产生较低的界面张力。(2)在界面上分子间应用较大的侧向作用力。(3)表面活性剂必须能以一定的速度迁移至界面。研究表明:乳化剂与脂肪醇、脂肪酸等极性分子共存时,其乳化能力更强,形成的乳状液更稳定[7]。 常用的乳化液，根据其性质可分为非离子型、阴离子型和混合型三种，只有确定了乳化液的类型，才能选择乳化剂。选择乳化剂应考虑以下三个因素: 1.乳化剂的润滑性乳化油的基础油如是中性油，就必须选用润滑性好的乳化剂;如果是极性油，则乳化剂不一定有好的润滑性。 2.乳化剂亲油基分子结构与基础油分子结构相似，或具有极强的吸附能力。 3.乳化剂的H.L.B.值与基础油乳化所要求的相一致不同基础油对乳化剂有不同的要求。基础油的极性越大，亲水性越强，分子量越小，则要求乳化剂的H.L.B.值越高。反之亦然[8]。例如，脂肪酸与脂肪酸脂相比，前者极性大，乳化它的乳化剂其H.L.B.值就高些。 要想使乳化剂的H.IJ.B.值与基础油的要求相适应，只用一种表面活性剂作为乳化剂很难达到目的，往往要用两种以上的表面活性剂配成乳化剂。 （四）乳化油品的稳定性及影响因素 乳化液的不稳定性有3个阶段：①分层：乳化液并未真正破坏。②变型：即乳化液 在一定的温度下进行相转变。③破乳。乳化液稳定性不仅与乳化剂和助剂的类型及加 入量有关，还与贮存温度、乳化温度、乳化设备有密切关系。 1.乳化温度的影响　对于某一油水和乳化剂的三相乳化油体系，当温度升高（或 下降）至某一温度时，乳化油将发生变型，由O/W型变为W/O型（或相反），将这一 温度称为相转变温度，以PIT(Phass Inreision Temperature)表示。本实验的乳化油为W/O 型，经多次实验得知最佳乳化温度为50～60℃。 2.　助添加剂的影响　助剂的加入可以起部分乳化剂的作用，进一步改善油－水界 面的性能，提高乳化油的稳定性。经实验得出，在乳化油中加入适量助剂，可使乳化 油的稳定性显著增强。本研究A加入量占乳化油总量的0.1‰～1.5‰,B加入量为0.5‰ ～ 0.8‰。 3.　乳化剂用量的影响　存放时间为1个月时乳化油的稳定性见表1。表1　乳化剂用量对乳化油稳定性的影响 编号  ω(乳化剂)，‰    现  象 1      0.5              颗粒大，分层，上层橙黄色 2      1.5              颗粒较大，有沉降，乳白色 3      2.5              颗粒较细，基本稳定，乳白色 4        3              颗粒细，基本稳定，乳白色 5        5              颗粒细，稳定，乳白色 6      10              颗粒细，稳定，乳白色 注：乳化水加入量5%(指占乳化油的质量分数)，颗粒粒径用电子显微镜观察。 4.　乳化剂加入方式的影响　实验表明：采用将乳化剂先加油后加水的方式制得的乳化液比先加水后加油的方式制得的乳化油稳定性好。 5.　贮存温度的影响　将乳化油置于温度为30，40，60，70，80，84℃，的水浴中存放，并与常温贮存效果比较，发现温度对乳化油稳定性的影响很大。在40℃以下存放，乳化油的稳定性基本保持不变，随着温度的升高，乳化油的稳定性降低，乳化油颜色由乳白色逐渐变为橙黄色，且乳化剂添加量越少，其稳定性降低越快。这是由于随着温度的升高，乳化油中的油相与水相膨胀程度不一致导致了乳化油微粒的扰动，从而降低了乳化油的稳定性。由于在应用中贮存温度通常低于40℃，所以用我们复配的乳化剂制得的乳化油完全满足应用要求。 参考文献 【1】杜巧云,葛虹.表面活性剂基础及应用[M].北京:中国 石化出版社, 1996. 【2】赵维蓉 、张胜义 、章于川、王一敏、张鸿烈.表面活性剂化学[M].安徽大学出版社,1997 【3】齐柳，穆文俊，赵德智，曹祖宾，孙利. 乳化油的开发与应用[N]. 抚顺石油学院学报, 1999年 第19卷 第3期. 【4】王永根.乳化油与金属轧制用油[Z].1990 【5】陈荣圻，表面活性剂化学与应用[Z].纺织工业出版社 【6】亢秀敏,刘春明.乳化剂的应用研究[A].河北；中华卫生杀虫药械2007年第13卷第1期. 【7】李淑君,王国喜,崔艳霞.表面活性剂的乳化作用及工业应用[N].安阳师范学院学报，2000. 【8】鲁凡.乳化油的研制方法[Z].中南工业大学