Span80-Tween60/液體石蠟/AM/AA反相微乳液體系穩定性研究

白 靜，馮彩霞，楊青松，路榮海，任洪光，趙 琳*

（1. 遼寧石油化工大學 化學與材料科學學院，遼寧 撫順 113001；2. 中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113008； 3. 中國石油東北銷售分公司，遼寧 沈陽 110013）

Span80-Tween60/液體石蠟/AM/AA反相微乳液體系穩定性研究

白 靜1，馮彩霞1，楊青松2，路榮海3，任洪光2，趙 琳1*

（1. 遼寧石油化工大學 化學與材料科學學院，遼寧 撫順 113001；2. 中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113008； 3. 中國石油東北銷售分公司，遼寧 沈陽 110013）

用電導法研究了表面活性劑 HLB值、單體配比和電解質濃度對反相微乳液體系穩定性的影響。實驗結果表明，表面活性劑Span80與Tween60復配且HLB值為7.48，單體AM與AA質量含量為33%時且AM與AA的質量比為9︰1，加入具有鹽析效應的質量濃度為50 g/L或100 g/L NaCl時，制備的Span80-Tween60/液體石蠟/AM/AA反相微乳液體系穩定性最好。

微乳液；穩定性；電導法；丙烯酰胺

反相微乳液是兩種互不相溶的油相和水相在表面活性劑和助表面活性劑的作用下形成的各向同性的、熱力學穩定的、透明或半透明、粒徑在1～100 nm范圍的W/O型的油-水分散體系[1]。它具有高穩定度、顆粒粒徑小且均一以及速溶的特性，廣泛用于催化劑、半導體、超導體、磁性材料等的制備，特別是在近年來興起的無機納米材料、水溶性高分子材料和提高石油采收率等方面獲得應用。

關于反相微乳液聚合的研究，起因于聚丙烯酰胺及其衍生物在現代工業、生活等各方面有著越來越重要的作用[2]。反相微乳液聚合得到聚丙烯酰胺微膠乳固含量高、溶解快、粒徑小且均一，滿足了油田開采、造紙和環境保護等方面的需求，成為國內外研究熱點[3]。

本文采用不同工藝條件制備了Span80-Tween 60/液體石蠟/AM/AA反相微乳液體系。通過電導法連續測定體系電導率的變化，對反相微乳液體系穩定性進行了研究，為進一步制備聚丙烯酰胺奠定了基礎。

1 實驗部分

1.1 藥品與儀器

藥品：液體石蠟，失水山梨醇單油酸酯（Span80），聚氧乙烯失水山梨醇單硬脂酸（Tween60），丙烯酰胺（AM），丙烯酸（AA），正丁醇（n-C4H9OH），氯化鈉（NaCl）均為化學純。

儀器：KQ-100DB型數控超聲波振蕩器（昆山市超聲儀器有限公司），DDS-307A型電導率儀（上海精密科學儀器有限公司），攪拌器，微量進樣器（100 μL），分析天平。

1.2 實驗操作

(1) 將一定質量比的Span80和Tween60溶解在液體石蠟中，形成油相(O)；

(2) 將一定質量比AM和AA溶解在蒸餾水中，形成水相(W)；

(3) 在100 mL圓底燒瓶中加入50 mL的油相，置于超聲波振蕩器中，溫度控制在(30±1)℃；

(4) 每次用微量進樣器取 100 μL水相加入油相中，用超聲波振蕩器分散，同時用攪拌器攪拌，約10 min得到反相微乳液體系[4,5]；

(5) 靜置制備的反相微乳液30 min后，用電導率儀測量其電導率。

2 結果與討論

2.1 復配表面活性劑HLB值對反相微乳液體系穩定性的影響

不同的 HLB值對反相微乳液的穩定性有很大影響，復配型的乳化劑比單一型的乳化劑效果更好。通過改變非離子表面活性劑Span80與Tween60的質量配比，制備了不同HLB值的反相微乳液體系。本文考察了Span80與Tween60的質量比分別為7︰3、13︰7、3︰2、1︰1時，即HLB值分別為7.48、8.01、8.54、9.60時，對Span80-Tween60/液體石蠟/AM/AA反相微乳液穩定性的影響，結果見圖1。

圖1 HLB值對體系穩定性的影響Fig.1 Effect of HLB value on the stability of the system

如圖1所示，體系增溶水量增加時，不同HLB值反相微乳液體系的電導率變化規律不同。當HLB值為7.48時，增溶水量由2.25 mL到4.50 mL，體系電導率的變化不大，曲線波動較小，體系的穩定性好；當HLB值為8.01時， 溶水量低于3.00 mLl時，電導率沒有明顯變化，繼續加水，體系的電導率發生明顯波動；當HLB值為8.54時， 溶水量低于4.00 mL時，體系的電導率隨增溶水量的增加基本不變，在 溶達到4.30 mL時，體系的電導率急劇增加，穩定性變差；當HLB值為9.6時，體系的電導率隨著 溶水量的增加上下波動。研究表明，在HLB值為7.48時，在整個增溶水量測試范圍，反相微乳液體系電導率的變化較小，穩定性較好。

2.2 單體配比對反相微乳液穩定性的影響

當單體AM和AA的總質量含量為33%，改變單體AM與AA的質量比為5:5、7:3、8:2、9:1時，考察單體配比對反相微乳液聚合體系穩定性的影響，結果見圖2。

圖2 單體配比對體系穩定性的影響Fig.2 Effect of monomers on the stability of the system

如圖2所示，當m(AM)/m(AA)=1︰1時，體系電導率曲線上下波動，但總體呈上升趨勢，穩定性差；當m(AM)/m(AA)=8︰2時，增溶水量低于4.40 mL時，電導率都保持基本恒定，繼續加水，體系的電導率急劇增加；當m(AM)/m(AA)=9︰1時，體系電導率基本保持恒定，曲線波動較小，增溶水量一直達到5.00 mL時，電導率仍保持基本恒定，表明隨著丙烯酰胺在單體中含量的增大，體系穩定性增強。

AM、AA兩種單體的加入對體系產生的主要影響表現為：①單體的助乳化劑作用會使界面的柔性和流動性增強，界面性質發生改變會使生成的乳膠顆粒曲率產生變化，在一些其他條件的共同作用下，曲率半徑大球形膠粒處于為雙連續結構，使反相微乳液體系更穩定；②使體系各組分化學性質更匹配。加入丙烯酰胺含量越高會使該反相微乳液體系穩定性增強，這可能是由于本實驗所制備的反相微乳液體系有利于丙烯酰胺單體擴散。丙烯酰胺加入量不能超過其作為助乳化劑的最大加入量，也不能小于制備聚合物所需單體的量，在兩種單體復配中丙烯酰胺所占分數增大，助乳化劑的效應增強，體系越穩定[6]。

2.3 電解質對反相微乳液穩定性的影響

反相微乳液體系的穩定性主要依賴于吸附在油相表面上的非離子乳化劑分子的空間位阻效應。在相同的連續相中，體系穩定性則主要取決于電解質及其濃度。有研究表明 ，具有鹽析效應的電解質可以增強反相微乳液體系的穩定性。本文考察了不同濃度的電解質 NaCl對反相微乳液體系的穩定性的影響。配制NaCl質量濃度分別為25、50、100 g/L的NaCl水溶液，考察電解質對反相微乳液體系的穩定性的影響，結果見圖3。

圖3 NaCl質量濃度對體系穩定性的影響Fig.3 Effect of NaCl concentration on the stability of the system

如圖 3所示，對于 Span80/Tween60/液體石蠟/AM/AA反相微乳液體系而言，當NaCl的質量濃度為50 g/L或100 g/L時，體系的電導率波動幅度較小，體系穩定性好；當 NaCl的質量濃度為 25 g/L時，增溶水量一直到4.5 mL時，電導率都保持基本恒定，繼續加水，體系的電導率波動大幅增加，呈上升趨勢。實驗表明鹽析效應可以進一步細化反相微乳液的液滴，可以較好的增強該體系的穩定性。

3 結 論

通過用電導法測定 Span80-Tween60/液體石蠟/AM/AA反相微乳液體系的穩定性，研究了表面活性劑HLB值、單體配比、NaCl質量濃度對反相微乳液體系穩定性的影響，研究結果表明：

⑴ 當表面活性劑Span80-Tween60的質量比為7︰3，HLB值為7.48時，體系電導率的變化較小，體系的穩定性好。

⑵ 當單體AM和AA總質量分數為33%時，隨著AM含量的增大，體系電導率的變化較小，當AM與AA的質量比為9:1時，反相微乳液體系的穩定性好。

⑶ 鹽析效應進一步促進反相微乳液體系的形成和穩定性的提高。當 NaCl的質量濃度為 50 g/L或100 g/L時，反相微乳液體系的穩定性較好。

［1］ 王風賀，姜煒，夏明珠，等. 電導法研究丙烯酰胺反相微乳化液聚合體系的穩定性[J]. 分析測試學報，2005，24(3):110-112.

［2］ 哈潤華，侯斯健，栗付平，等. 微乳液結構和丙烯酰胺反相微乳液聚合[J].高分子通報，1995(1)：10-19.

［3］ 蘇文強，楊開吉，沈靜. DADMAC/AM/AA反相微乳液聚合體系的穩定性[J].石油化工高等學校學報，2006,19（4）：56-59.

［4］ 趙懷珍，吳肇亮 ，鄭曉宇，等. Span80-Tween60/白油/丙烯酰胺/丙烯酸鈉/H2O體系形成反相微乳液的研究[J].石油學報，2005，21(1):43-48.

［5］ 王風賀，夏明珠，雷武，等. Span 80-Tween 80/液體石蠟/AM-H2O反相微乳液體系[J].化工學報，2005,56(2):368-371.

［6］ 畢建美. 兩性聚丙烯酰胺水分散體的合成與應用[D]. 青島：青島科技大學，2008.

［7］ Holtzschere C,Candau F. Salt effect on solutions of nonionic surfactants and its influence on the stability of polymerized microemulsion[J]. Colloid Interface Sci,1988,125(1):97-110.

Study on the Stability of Span80-Tween60 / Liquid Paraffin / AM / AA Inverse Microemulsion System

BAI Jing1，FENG Cai-jia1，YANG Qing-song2，LU Rong-hai3，REN Hong-guang2，ZHAO Lin1*
(1. Liaoning Shiyou University, Liaoning Fushun 113001，China；2. PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113001，China；3．PetroChina Northeast Marketing Company, Liaoning Shenyang 110013，China）

The effect of HLB value, monomer ratio and electrolyte concentration on the stability of reverse microemulsion system was studied by the conductance method. The experimental results show that when HLB value of surfactant Span80 and Tween60 complex is 7.48, monomer content of AM and AA is 33% , mass ratio of AM and AA is 9:1, concentration of added NaCl with salting-out effect is 50 g/L or 100 g/L, the stability of prepared Span80-Tween60 / liquid paraffin / AM / AA reverse microemulsion is best.

microemulsion; stability; conductance method; AA

T 09

A

1671-0460（2012）09-0919-03

2012-07-16

白靜（1985-），女，遼寧撫順人，遼寧石油化工大學碩士研究生，專業為分析化學，主要從事乳液穩定性的研究。E-mail：hjkx.2008@163.com。

趙琳，副教授，博士研究生。E-mail：zhaolin-fs@163.com，電話：024-56560970。