乳化劑和助劑對乳化體系穩定效能影響的研究分析論文
乳化劑和助劑對乳化體系穩定效能影響的研究分析論文
乳化體系是一種組分或幾種組分組合液體以微粒(液滴或液晶)形式分散在另一不相溶的液體中構成具有相當穩定性的多相分散體系。由於它們外觀往往呈乳液，所以又稱為乳狀液或乳化液。
乳狀液形式的產品在許多行業使用都有優異的效果:改善食品日感、味道，改善醫藥吸收情況及促進農藥的藥效發揮等。在化妝品中它可以克服油質化妝品不易吸收和水質化妝品潤滑感差的缺點，提高化妝品的功效。在液體洗滌劑中，可以克服織物變舊顏色變化，提高洗滌劑的護色和柔軟作用。解決了家居護理中固體地板護理劑使用不便，氣味難聞的問題。
雖然乳狀液在生活中為我們提供了各種便利，但乳狀液體系在熱力學上不穩定，易受多方因素影響，乳液貯存時間短，易出現分層和破乳等現象，產品貨架期縮短，易造成產品質量問題，這些都影響消費者的使用。
影響乳液穩定性的主要因素有:乳化劑的選擇、工藝溫度、剪下速率、乳化時間及助乳化劑的新增等。
本文研究了乳化劑及助乳化劑對體系穩定性的影響，以聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯和山梨醇酐單單月桂酸酯為乳化劑，研究其在不同用量、不同配比以及新增助劑時對乳液穩定效能的影響。
1乳液穩定性的影響因素
1.1乳化劑的作用原理
乳化劑能吸附在相介面上形成介面膜並使乳狀液穩定。其作用表現在:①降低介面張力，使分散體系的勢能下降;②在介面上形成韌性或高粘度介面膜阻止碰撞而引起的液滴聚結;③當乳化劑分子帶有電荷時，使液滴表面帶電形成雙電層，減少液滴接近和碰撞而聚結的機率”。
以下主要應用HLB值乳化劑選擇法，研究乳化劑的用量、配比及加人助劑對矽油和白油體系穩定性的影響。
1.2乳化劑用量和配比選擇
1.2.1以HLB值為依據選擇乳化劑
HLB值反映了親水與親油這2種相反的基團大小和力量平衡，乳化劑提供HLB值(混合乳化劑是由加合法求得HLB值)與油相所需HLB值相等。研究發現，乳化劑和油相的HLB值相同只是乳液穩定性的必要條件，而非充分條件.
乳化劑選擇的一般原則,使用複合乳化劑。複合乳化劑一般由水溶性和油溶性乳化劑組成,2種乳化劑分子間的作用增強了介面膜的機械強度,改變介面膜的物理性質。如聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯(油溶)與山梨醇酯單月桂酸酯(水溶),由於聚氧乙烯山梨醇醋與水能發生強烈的相互作用,而它的親油基比親油性強的山梨醇酯更多的伸向水相,使二者的親油基在界而膜上相互更接近形成比單獨使用時更強的介面膜。
1.2.2乳化劑用量及配比
乳化劑的用量對於乳化效果和乳液穩定性影響較大，用量過小穩定性差，用量過多雖可以降低表而張力，但泡沫增多，粘度增大，乳化效果反而不好，故而乳化劑的用量對乳液穩定性有較大影響下。
HLB值不能夠完全體現乳化效率的高低，因此增加乳化劑用量到一定程度後，再增加乳化劑用量並不能提高乳化效率這點任智等人在非離子表而活性劑乳液穩定性HLB規則研究中得到證明
1.3助乳化劑
助乳化劑在一般乳液體系對乳液的穩定性起到積極作用。研究表明，復配後的乳化劑乳化能力雖然大大增強，卻對乳液穩定性的貢獻有一定的限制，加入少量的穩定劑或助乳化劑後，體系穩定性大大改善。
助乳化劑使體系穩定的原因:①形成更小的珠滴;②能提高界而膜的強度，使介面不易破裂;③能吸附在液滴表面，阻止液滴間的聚結作用，從而促進乳液穩定存在。
在文獻中有關於新增助表面活性劑降低油/水介面張力、增加界而膜流動性、調節HLB值的作用的報道。也有文獻指出，脂肪醇等極性有機物具有較小的親水端基，能與介面吸附層中表面活性劑形成“複合物”，使介面膜強度大為提高。
高聚物助乳化劑對一乳狀液穩定性影響的作用機理是，當乳狀液的分散液滴表面吸附高聚物時形成高分子吸附層有阻止液滴間的聚合作用而使乳狀液穩定高聚物分子的突出部分是有起到有效位阻穩定作用的部分
一些助乳化劑的水溶液中存在晶狀結構，當把油相分散在表而活性劑液晶相中時，形成油分散在表面活性液晶相中的乳狀液，在這種結構中表面活性劑在油滴表面形成定向排列結構，充分發揮表面活性劑降低介面張力作用，並使介面膜的強度增加當形成油/層狀液品乳液，外觀為透明凝膠狀時，向此乳狀液中加人水，即可生成細微油珠分散在水中的。
1.4乳液穩定性的檢測方式
乳液穩定性可透過不同方式測定一些研究中，透過測試乳液固含量、轉化率和凝膠率來考察乳化劑的選擇及乳狀液的穩定性，或透過測試乳液的吸水率、私度及光吸收率等進行，而最簡單、最基本的考察方式通常有:靜置試驗、凍融試驗、離心分離及粒度分佈等!
溫度耐受性試驗，即透過體系的熱負荷變化，瞭解乳狀液中的絮凝、聚結變化的趨勢以判斷乳狀液的穩定性，包括高溫加速試驗法、低溫加速試驗法、高溫-低溫迴圈加速法及凍結-融解。
2試驗部分
2.1設計正交試驗
透過轉相乳化法研究聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯和山梨醇酯單月桂酸酯的用量、配比及新增助劑對矽油、白油乳化體系穩定性的影響。
聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、山梨醇酯單月桂酸酯選取比例選擇滿足油相所需HL13值要求。設定乳化溫度600C ,剪下速率1 500 r / min，助乳化劑新增方式為:助乳化劑和乳化劑一起新增在油相中。
2.2助劑對乳化體系影響的試驗
1)助劑的新增量對體系的影響:選擇不同助劑的新增質量:0.5%, 1%, 2%, 5%;
2)助劑的新增方式對體系的影響:①將助乳化劑溶於水相，對添加了乳化劑的油進行乳化;②將助乳化劑和乳化劑一起新增在油相中，進行轉相乳化。
3結果及討論
3.1正交試驗安排和結果
3.1.1正交試驗安排和結果。
3.1.2結果分析
在試驗中發現，隨著乳化劑用童的增多，乳液體系越穩定，當乳化劑用量從2.2%增長到32%時，乳液穩定性增強，當乳化劑的含量繼續增大，乳液的穩定性並沒有隨乳化劑增大而增長。這是因為乳化劑用量少，形成的膠束數目少，導致乳液中分散相的液滴相互接觸，靠攏成團，乳液出現絮凝;當絮凝的液珠發生合併，原來的小液珠的液膜被破壞，形成體積較大而介面積較小的液珠時，發生聚結，直接導致了乳液不穩定;當乳化劑用量繼續增加，膠束數目隨之增加，乳化反應的'場所增多，生成了更多數目的液珠，從而液珠的粒徑減小，但粒徑的減小導致乳化劑濃度變低，使分散相液滴更容易聚結，導致粒徑增大，乳液不穩定。
試驗同時發現，當聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯和山梨醇酯單月桂酸酯的比例為3:1時，乳液體系的各項效能較好分析原因是：離子表面活性劑吸附在液滴表面形成緊密而帶有溶劑化的單分子吸附層，防止粒子的聚結，吸附層越厚密，粒子間吸引力越差，乳液穩定性越好，聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸醋和山梨醇配單月桂酸醋比例增加，吸附層厚密度增強，乳液更穩定試驗未探討比例繼續增加，厚密度是否繼續增加。
3.2助劑對乳化體系影響的試驗結果及分析
3.2.1助劑的新增量及新增方式對體系的影響結果
乳液外觀明顯不穩定時，離心穩定性、凍融試驗及觀察乳液粒徑均勻度不再進行考察。
3.2.2結果分析
乳化助劑的新增對乳液穩定性有一定影響當助劑L5-100加人體系中能對體系穩定性起到積極影響，隨著L5-100的增加，乳液穩定性變強，當助劑的新增量為2%時，透過將助劑新增到水中的新增方式就能起到使乳液穩定的作用;當助劑的新增量為5%時，2種方式新增助劑均能使乳液體系穩定同時，不同的助劑新增方式對乳液穩定性也有影響，當使用方式①新增L5-100時，乳液的穩定性更好，所需的助劑也更少這是因為L5-100對乳液體系的穩定性、粒徑分佈及變化、動態表而張力的影響很大在早先的研究中，對L5- 100影響乳液穩定性的機理就做出瞭解釋，認為L5-100作為一種非離子型聚合物，可以透過空間位阻達到穩定粒子的效果，使乳液穩定
4結論
液體系最穩定;但乳化劑用量增加到4.2%時，穩定性反而下降。
助乳化劑L5-100新增量為2%時，將助劑新增在水相中乳化反應可得到穩定乳液;助劑L5-100新增量為5%時，將助劑和乳化劑共同新增到油相中乳化反應也可得到穩定乳液。
總之，乳化劑的用量及配比、乳化助劑的新增和加人方式對本體系乳液的穩定性有明顯影響.