表面活性剂的复配

在乳化的实际经验中,认识到在同一亲水亲油平衡值(HLB)下,以2 种表面活性剂复配比使用单一的表面活性剂有更好的乳化稳定性。这是因为,在合适的复配下,使表面活性剂在油/ 水界面处所…

在乳化的实际经验中,认识到在同一亲水亲油平衡值(HLB)下,以2 种表面活性剂复配比使用单一的表面活性剂有更好的乳化稳定性。这是因为,在合适的复配下,使表面活性剂在油/ 水界面处所形成的界面膜与油滴有更匹配的自然曲率(naturalcurvature),且有更高的弯曲刚度(bending rigidity),从而有更好的稳定性。
表面活性剂分子在油/ 水界面上,以亲油端(尾)溶入油相,以亲水端(头)贴在界面的水相一侧,如图1 所示,并自发地、有序地堆砌成一个有自然曲率的界面膜,这一曲率与表面活性剂分子的几何形状相关。Istraelachivili等人用“堆砌参数(packingparameter)”来表达胶束形状的概念现已广泛地用于界面膜的结构表述中。
界面上的表面活性剂示意图
堆砌参数(ρ)与表面活性剂分子的几何形状关系设定如下:

式中,v 为表面活性剂尾的体积,l 为尾的伸展长度,a 为表面活性剂头在界面上的投影面积。
油在水中乳液的ρ < 1,界面膜为弯向油滴的曲面。ρ 值越小,则自然曲率半径越小,因此可用ρ 值来指导表面活性剂的复配。
在表面活性剂复配的实际经验中,常用2 个HLB值相差较远的非离子表面活性剂进行复配,或用阴离子和非离子表面活性剂复配。用ρ 来解释那就是,前者是以大小不同的表面活性剂尾来调节v 值;后者是以非离子表面活性剂头来屏蔽阴离子表面活性剂头的电荷来调节a 值。
表面活性剂的几何形状还受体系的pH 值、电解质浓度和温度的影响。pH 值会影响离子头的离解,电解质会屏蔽其电荷,而温度会影响非离子头的水合。此外,表面活性剂尾在油相中的混溶性会影响它的伸展,这些都会影响l 值和a 值。因此都可用于调节ρ 值,也就是界面膜的自然曲率,使之与油滴的自然曲率更匹配而提高乳液的稳定性。

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