文档介绍：造纸施胶剂
造纸施胶剂
2011年07月07日
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一、乳化理论与技术
表面活性剂吸附于界面形成界面膜,无论阴离子或阳离子乳化剂,在油水间都形成界面膜,其分子都是定向排列的。如在制备O/w型乳状液时,阴离子乳化剂的亲油部分将吸附于分散的油相表面,亲水部分则介于油水界面,此时油珠颗粒界面膜外层为金属离子,分散相颗粒外层带有相同的正电荷,因此,避免了凝聚作用,使得乳液稳定, 采用阳离子乳化剂时,道理相同,只是颗粒外层带相同的负电荷排斥,避免凝聚的发生。
非离子乳化剂的聚氧乙烯基团,在O/W乳状液中形成“之”字形,保护界面膜,其HLB值决定于聚氧乙烯链的长短,聚氧乙烯链愈长,亲水性愈强,当乳化剂的HLB小者与大者混合使用时,界面膜的聚氧乙烯链,按HLB值大的和小的之间交替定向排列,而水分子氢键介于每个颗粒之间,使界面膜更为坚固和
稳定。
混合乳化剂由一部分水溶性表面活性剂和另一部分油溶性极性有机物组成,水溶性的分子中含有-OH、-NH2、--COOH等能与其他分子形成氢键的基团,这两个组分在界面吸附后形成“复合物”,定向排列紧密。强度较高,但也有差别,图2为三种混合界面膜的情况:①因亲油基团结构相似,所以界面膜中两组分子定向排列紧密,界面膜强度高,乳液稳定。②油醇比十六烷基硫酸钠更易吸附,油醇烃链上有双键,因而界面膜的分子排列很不紧密,界面膜强度差,乳液稳定性差。③情况居中,虽然油酸钠分子中也有双键,但由于十六醇比油酸钠在界面的吸附力强,复合界面膜的分子排列比②紧密但比①的疏松,乳液稳定性中等。
由乳化和分散原理可知,在乳状液的制备中乳化剂的作用主要有三点:其一是降低界面张力的作用f其二是通过在分散粒子或液滴表面形成吸附膜起机械保护作用;其三使分散颗粒表面带有一定的电荷,在颗粒间产生相互排斥作用以保持乳状液的稳定。(1)在选择乳化剂时,常用到亲水亲油平衡值(HLB),当配方中乳化剂的HLB值能与被乳化的油相所需要的HLB值相近时,会产生较好的乳化效果。
(2)可先选择习惯的“乳化剂对”,制备O/W乳状液时,可选用HLB>6的乳化剂为主,HLB<6的乳化剂为辅。制备W/<6的乳化剂为主,HLB>6的乳化剂为辅。
(3)混合油相乳化体和复合乳化剂的HLB值计算。
在设计乳化体配方中,往往配方中油相不是单一的化学组分,这时可利用HLB值的加和性可计算出混合组分的HLB值。如果选择混合乳化剂也根据单一乳化剂的HLB以及HLB的加和性算出两种单一乳化剂的比例。
(4)制备0/W乳状液时可选用的“乳化剂对”有:
①硬脂酸三乙醇胺一单硬脂酸甘油酯;②硬脂酸钾皂一单硬脂酸甘油酯;③十六醇硫酸钠一十六醇;④十六醇硫酸钠一胆甾醇; ⑤失水山梨醇脂肪酸酯一聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯;⑥失水山梨醇脂肪酸酯一蔗糖单脂肪酸醋;⑦失水山梨醇脂肪酸酯一蔗糖双脂肪酸酯;⑧葡萄糖苷甲醚一聚氧乙烯葡萄糖苷甲醚。
——非离子乳化剂的选择依据
HLB没有考虑温度对乳化剂的亲水性的影响,而温度对非离子乳化剂的影响却更为显著。当温度提高时亲水基的水化程度减小,在低温时形成的O/W型乳状液,在高温时可能转变为W/O型乳状液。反之亦然。所以,在一特定的体系中,此转变温度就是该体系中的乳化剂的亲水和亲油性质达到适当的平衡时的温度,称为相转变温度(PIT)。
用3%~5%的非离子乳化剂来乳化等体积的油和水,加热到不同的温度并搅拌,通过测定乳液电导率来确定乳状液转相发生时的温度,即为转相温度。对于0/W型乳状液,一种合适的乳化剂其PIT应比乳状液的保存温度高20~60℃,对于W/O型乳状液,其合适的乳化剂的PIT应比保存温度低10~40℃。
实验发现,在PIT附近制得的乳状液颗粒很小,但不稳定。要制得稳定的0/W型乳状液,需采用低于PIT2~4℃的温度制备乳状液,然后冷却至保存温度,乳液的稳定性最高。
对于聚氧乙烯非离子表面活性剂,其PIT与HLB及浓度有关,也与油相的极性、两相比例、添加剂及聚氧乙烯链长分布有关。
PIT与HLB有近似直线关系,PIT随HLB的增加而升高,HLB值高表示聚氧乙烯部分比例大,水化程度高,脱水所需温度就高。油相极性降低时,PIT增加。
PIT与油一水两相的比例有关,若固定乳化剂的浓度,增加乳液中油一水相的比例时,PIT也随之增加;当固定乳化剂与油相的比例时,即使改变油一水的比例,PIT亦不再改变,乳化剂与油相的比例越大,PIT越低。
PIT与聚氧乙烯链长分布有关,聚氧乙烯链分布窄的P