低能法制备油包水纳米乳液及其性能研究

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纳米乳液是一类特别的软物质体系,其粒径在20-200nm范围内,又被称作细乳液、亚微米乳液、非常细微的乳液、半透明的乳液或者不稳定的微乳液。由于其粒径较小,纳米乳液具有透明或半透明外观。大多数纳米乳液能有效阻止沉降、分层、聚结等不稳定过程的发生,具有长期动力学稳定性。正是这些性质使得纳米乳液在基础研究和实际应用中比传统乳液受到更多关注,其在石油、食品、化妆品、药物、农药、涂料等众多领域中有着广泛的应用。然而,目前有关纳米乳液的研究大部分都是针对水包油(O/W)型纳米乳液的,有关油包水(W/O)型纳米乳液的研究和报道较少,对其制备方法的研究相对单调。而W/O纳米乳液在食品、药物载体、纳米材料的制备等研究领域具有不可替代的作用。因此,研究W/O纳米乳液的制备方法及其稳定性具有重要的理论和实际意义。低能乳化法是一种应用广泛的纳米乳液制备方法,其主要包括相转变温度法、相转变组成法、微乳液稀释法、自发乳化法、逐滴滴加法等。目前为止,只有相转变温度法、相转变组成法和逐滴滴加法被用于油包水纳米乳液的制备。另外,高浓高稳定性(内相含量高、且稳定性好)的油包水纳米乳液在实际生产和生活中具有重要的应用,如高浓高稳定性W/O型乳液应用于油基钻进液领域能解决其运输不便的问题。然而,到目前为止未见有关室温下稳定存在的高浓油包水型纳米乳液的报道本文是基于目前W/O型纳米乳液制备方法研究的不足及高浓高稳定油包水纳米乳液研究的缺失,选用了混合非离子表面活性剂(Span80-Tween80)和(Span80-Brij35)作为乳化剂,以食品级白油(Marcol52)为油相,利用低能乳化法分别制备得到油包水纳米乳液和高浓高稳定性的油包水纳米乳液。内容主要包括以下两个部分:1.升温相转变温度法(升温PIC法)制备油包水纳米乳液在水/Span80-Tween80/白油体系中,利用一种低能乳化方法——升温PIC法制备得到了油包水纳米乳液。在该体系中,乳化温度低于70℃时,利用PIC法所得的乳液均为乳白色的粗乳液;乳化温度高于70℃时,制得粒径为120nm左右的油包水型纳米乳液。另外,我们研究了影响油包水纳米乳液粒径及其稳定性的因素,如剂水比、油水比、混合表面活性剂的HLB值等,得出了以下结论:乳液粒径随着剂水比的增加而降低;随着油水比的增大而降低,只有当表面活性剂的HLB值在一定区域内才能制得粒径较小的纳米乳液。2.热处理法(Heat treatment)制备油包水纳米乳液在水/Span80-Brij35/白油体系中,利用上述升温PIC法制备得到了高浓高稳定的油包水纳米乳液。在该体系中,室温PIC法或室温下直接搅拌法制备所得的乳液粒径在50μm左右,将温度升高到80℃制得粒径在70-200nm之间的油包水纳米乳液,乳液的内相含量能达到60wt%。研究该乳液的稳定性时发现,所得乳液的粒径在两个月内变化不大,即该乳液具有良好的稳定性。同时,我们在实验中发现:在室温下制得粗乳液,再通过热处理法(将粗乳液加热到一定温度)也能制备得到油包水纳米乳液,且所得乳液的粒径和稳定性等性质和升温PIC法所得乳液的性质相似,即通过热处理法也制备得到了高浓高稳定性的油包水纳米乳液。最后我们推测了热处理法的乳化机理——相转变。
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