单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,精细化学品设计及生产,化妆品,OEM_,有效成分,精细化学品设计及生产化妆品OEM_有效成分,配方设计的基础理论,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。,配方，涉及各种组分间发生混合、溶解、结晶、电离、化学反应、形,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。,第一节 物质间的溶解与共混规律一、极性相似相溶二、溶解度参数,常见聚合物的溶解度参数,聚合物,聚合物,聚合物,聚四氟乙烯,6.2,聚苯醚,9.8,聚甲基丙烯酸甲酯,9.3,氯磺化聚乙烯,8.9,天然橡胶,7.9-8.35,聚甲基丙烯酸丁酯,9.3,聚异丁烯,8.05,乙丙橡胶,7.9-8.0,聚,氰基丙烯酸甲酯,14.0,聚氯乙烯,9.5-9.7,丁腈橡胶,-26,9.30,聚对苯二甲酸乙二酯,10.7,聚苯乙烯,8.5-9.1,丁腈橡胶,-40,9.90,聚苯基甲基硅氧烷,9.0,乙基纤维素,10.3,丁苯橡胶,8.48,聚二甲基硅氧烷,7.3-7.6,环氧树脂,9.7-10.9,氯丁橡胶,9.2-9.4,三聚氰胺树脂,9.6-10.1,酚醛树脂,11.5,氯化橡胶,9.4,硝酸纤维素,10.6-11.5,脲醛树脂,9.5-12.7,顺丁橡胶,8.33-8.6,聚乙酸乙烯酯,9.4,尼龙,-66,13.6,聚硫橡胶,9.0-9.4,聚乙烯醇,23.4,聚丙烯腈,25.4,丁腈橡胶,-18,8.93,低密度聚乙烯,8.0,聚丙烯,7.9-8.1,聚氨酯,9.5-10.5,高密度聚乙烯,8.2,常见聚合物的溶解度参数聚合物聚合物聚合物聚四氟乙烯6,常用溶剂的溶解度参数,溶剂,沸点,/,溶剂,沸点,/,溶剂,沸点,/,水,100,23.4,正庚烷,98.4,7.41,1,，,2-,二氯乙烷,83.5,9.8,苯,80.1,9.2,正辛烷,125.8,7.8,三氯乙烯,87.2,9.3,乙醚,34.5,7.45,正丙醇,97.4,11.9,三氯甲烷,61.7,9.3,甲醇,65,14.5,正丁醇,117.3,11.4,四氯化碳,76.5,8.6,乙醇,78.3,12.7,正辛醇,194,10.3,四氢呋喃,64,9.9,丙酮,56.1,10.0,环己烷,80.7,8.2,对二甲苯,138.4,8.75,丁酮,79.6,9.3,环己酮,155.8,9.9,间二甲苯,139.1,8.8,甲苯,110.6,8.9,丙三醇,290.1,16.5,间苯二酚,280,15.9,苯胺,184.1,10.8,丙烯腈,77.4,10.45,乙酸乙烯酯,72.9,8.7,苯酚,181.8,14.5,异丙醇,82.3,11.5,二甲基亚砜,189,12.9,氯苯,125.9,9.5,苯乙烯,143.8,8.66,二甲基甲酰胺,153,12.1,吡啶,115.3,10.7,松节油,8.1,二甲基乙酰胺,165,11.1,乙二醇,198,15.7,乙酸乙酯,77.1,9.1,癸二酸二丁酯,314,8.9,二噁烷,101.3,10.0,乙酸丁酯,126.5,8.55,甲基丙烯酸甲酯,102,8.7,三乙胺,89.7,7.3,二氯乙烯,60.25,9.7,甲基丙烯酸丁酯,160,8.2,正戊烷,36.1,7.05,二氯甲烷,39.7,9.78,邻苯二甲酸二丁酯,325,9.4,正己烷,69.0,7.3,二硫化碳,46.3,10.0,常用溶剂的溶解度参数溶剂沸点/溶剂沸点/溶剂沸点/,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。,第一节 物质间的溶解与共混规律,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,m,=,1,1,+,2,2,+,n,n,三、溶剂化原则四、混合溶剂原则第一节 物质间的溶解与共混规律,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,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,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剂：加入很少量即能显著降低溶剂(一,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,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活性,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,常见的界面气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固,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：,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,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,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,亲水基,:,极性基团。,常见的亲水基有羧基、磺酸基、醚基和羟基等。,易溶于水，具有亲水性质。,亲油基,:,一般为长链烃基。,易溶于油，具有亲油性质。,(,憎水基,),非极性基团。,表面活性剂的特点,一、表面活性剂水溶液的性质双亲媒性亲水基:极性基团。常见的亲,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,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,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,表面活性剂分子在溶液表面吸附状态 (a) 浓度,表面活性剂形成胶束的过程,c,表面活性剂形成胶束的过程c,（,a,）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力下降不多，,接近于纯水的状态,。,（,b,）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，即,表面吸附量大为增加,、空气和水的接触相对减少，水表面张力下降。,临界胶束浓度,(CMC),（a）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面活性剂，空气和水直接,（,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。,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临界胶,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,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。,CMC可以作为表面活性剂表面活性的一种度量 以cmc为界限,表面活性剂在,cmc,附近的性质,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。,表面活性剂浓度变大,表面活性剂在cmc附近的性质C ,1,。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,2,又降至,1,，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。,液膜局部变薄时表面张力的变化 如图2-10所示，当泡沫,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。,表面活性剂的起泡力 表面活性剂的种类是决定起泡力的,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。,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,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。,消泡剂的种类 实际应用的消泡剂种类很多，常用的有醇类、,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),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,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,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,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。,乳状液的类型水包油型乳状液(O/W)：少量油分散在大量水中，,强烈振荡,油,水,水包油型,(O/W),亲水性,SAF,油包水型,(W/O),亲油性,SAF,乳状液的类型,强烈振荡油水水包油型(O/W)亲水性SAF油包水型(W/O),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。,有助于乳化液稳定的措施 除了选择乳化能力比较强的表,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，可使电路中串联的氖灯发光。,另外，还有滤纸濡湿法和光折射法。,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,乳化液,气液分离器,破乳剂,气 体,加热器,沉液罐,水,水,电场,油罐,电化学脱水工艺,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。,破乳,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。,乳化液气液分离器破乳剂气 体加热器沉液罐水水电场油罐电化学脱,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,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,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。,5. 表面活性剂的增溶作用 在临界胶束浓度以上的表面,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。,离子型表面活性剂的克拉夫特点 在温度较低时，离子型表,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,。,克拉夫特点的起因 离子型表面活性剂在克拉夫特,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。,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,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,.,6. 表面活性剂的柔软性和抗静电性 当纤维吸附了表面活,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,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。,第三节 表面活性剂的复配原理 表面活性剂在结晶或溶液,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。,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,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,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。,二、极性有机物与表面活性剂的作用 少量有机物的存在，能,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。,三、阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的相互作用 在,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,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,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。,四、阴离子表面活性剂与两性表面活性剂的相互作用 阴离,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。,五、阳离子表面活性剂与两性表面活性剂的相互作用 两性,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。,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,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,PPGPVP,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。,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,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。,第四节 乳化理论与技术 把盛在一个容器内的油和水用,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。,一、表面能 用适当的方式使油和水形成乳状液后，油及,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,二、乳化剂的分子结构特性能使一种液体(如油)分散在水中或另一,三、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。,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,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。,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,设计乳状液配方的步骤,1.,决定乳状液的类型：,O/W or W/O,2.,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。,设计乳状液配方的步骤1.决定乳状液的类型：O/W or,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。,常用的“乳化剂对”W/O 乳液用：O/ W乳液用：,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,用于各种乳状液体系的,HLB,值,10-12,O/W,可洗软膏,6-18,O/W,雪花膏,(,防汗,),9-16,O/W,香水,7-15,O/W,雪花膏,(,冷霜,),8-12,O/W,擦亮剂,6-15,O/W,雪花膏,(,硬脂酸,),8-14,O/W,润肤软膏,6-8,O/W,雪花膏,6-18,O/W,洗涤剂,2-4,W/O,吸收性软膏,HLB,类型,乳状液,HLB,类型,乳状液,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,乳化各种油相所需的,HLB,值,原料名称,W/O,O/W,原料名称,O/W,原料名称,O/W,矿物油,(,轻,),4,10,微晶蜡,9.5,油酸,17,矿物油,(,重,),4,10,.5,氯化石蜡,8,硬脂酸,17,石蜡,4,10,硬化油,9,十醇,14,凡士林,4,10,.5,棉籽油,7.5,十二醇,14,蜂蜡,45,916,煤油,14,十三醇,1,5,羊毛脂,8,12,硅油,10.5,十六醇,1,6,松油,5,16,四氯化碳,14,亚油酸羊毛脂,8,矿脂,4,78,苯,16,乙酰化羊毛醇,8,矿蜡,5,9,月桂酸,16,羊毛酸异丙酯,9,鲸蜡醇,13,亚油酸,16,乙酰化羊毛脂,10,小树蜡,1315,蓖麻油,14,棕榈酸异丙酯,11.5,巴西棕榈蜡,12,蓖麻油酸,16,乳化各种油相所需的HLB值原料名称W/OO/W原料名称O/W,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。,五、PIT法非离子乳化剂的选择依据 HLB没有考,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,影响PIT的因素自身的HLB值近似线性正比关系,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。,六、乳状液的制备方法与设备乳化剂加于水中乳化设备主要有：,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,酸碱性对体系稳定性的影响,稳定,不稳定,稳定,不稳定,阳离子型,稳定,稳定,稳定,稳定,(,酯除外,),非离子型,大多不稳定,大多不稳定,稳定,稳定,阴离子型,乳化剂类型,酸性,中性有盐,中性无盐,碱性,酸碱性,七、影响乳化体系稳定性的因素油水两相的体积比酸碱性对体系稳定,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,原材料或单体,精细化学品的合成,产品分离,合成精细化学品,主要组分的合成,配方设计及添加剂,配方优化,复配型精细化学品,生产工艺知识,配方理论、实验优化技术,产品性能测试技术,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原材料,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, 充分了解产品规格规定的各项性能指标；, 了解产品的使用环境及其使用中可能会出现的问题；, 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。,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,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,2.配方设计的基本原则配方的适用性,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,三、配方设计的实施步骤收集和分析相应的配方资料,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,四、配方设计的主要内容产品的功能优化设计,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。,五、配方研究中常用的实验设计方法单因子寻优实验法解决三方面的,精细化学品生产工艺-第二章-配方设计基础理论课件,