Pickering乳液的制備及穩定性研究

田梅娟

(寶雞文理學院化學與化工學院 陜西省植物化學重點實驗室，陜西 寶雞 721013)

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Pickering乳液的制備及穩定性研究

田梅娟

(寶雞文理學院化學與化工學院 陜西省植物化學重點實驗室，陜西 寶雞 721013)

摘要：Pickering 乳液是一種由固體粒子取代有機表面活性劑穩定乳液體系的新式乳液。采用St?be法，以無水乙醇作共溶劑，用氨作催化劑，分解正硅酸乙酯(TEOS)制備納米固體SiO2粒子，然后用納米固體SiO2粒子作穩定劑，制備三氯甲烷/水的Pickering乳液。考察了納米固體SiO2粒子加入量、油水體積比、氫氧化鈉溶液濃度對Pickering乳液穩定性的影響。結果表明：當納米固體SiO2粒子加入量為0.035 g、油水體積比為1∶350、氫氧化鈉溶液濃度為0.01 mol·L-1時，制備的乳液穩定性最好。

關鍵詞：Pickering乳液；穩定性；制備

Pickering乳液是指在液-液互不相容的兩相界面上存在的以納米級別的固態粒子為乳化劑和穩定劑的乳液。與傳統乳液不同的是，Pickering乳液是以固體粒子作為乳化劑替代傳統表面活性劑的一種熱力學穩定、動力學不穩定的體系。可以用來制備Pickering乳液的固體粒子主要有具有固體顆粒形狀的物質，如：粘土、高嶺石、蒙脫石等，具有納米尺度的高分子刷、高分子球、復合球、環糊精分子以及蛋白質分子等[1-3]。

Pickering乳液在眾多前沿領域具有重要的應用價值，近年來引起國內外研究者的廣泛關注[4-6]。作者采用St?be法以無水乙醇作共溶劑，用氨作催化劑，分解正硅酸乙酯(TEOS)制備納米固體SiO2粒子；再用納米SiO2粒子作穩定劑，制備三氯甲烷/水的Pickering乳液。

1實驗

1.1試劑與儀器

濃氨水、正硅酸乙酯、鹽酸、氫氧化鈉，分析純，天津科密歐化學試劑有限公司；無水乙醇，分析純，天津北晨方正試劑廠；三氯甲烷，分析純，成都科龍化工試劑廠；去離子水。

DSX型恒速數顯控制器，杭州儀表電機有限公司；HH-1型數顯恒溫水浴鍋，金壇丹陽門石英玻璃廠；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司；AnkeGL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機，上海安亭科學儀器制造廠。

1.2方法

1.2.1納米固體SiO2粒子的制備

采用St?be法制備納米固體SiO2粒子。在裝有25mL無水乙醇的燒杯中加入6mL濃氨水，攪拌均勻后靜置5min，記為A溶液；在另一個裝有25mL無水乙醇的燒杯中加入2mL正硅酸乙酯，攪拌均勻后靜置5min，記為B溶液。將A溶液倒入三頸圓底燒瓶中，設置攪拌轉速為750r·min-1、水浴溫度為25 ℃，每20min向圓底燒瓶中加入約1.5mL的B溶液。每次滴加后蓋上塞子，防止無水乙醇揮發。待B溶液全部滴加完后，設置攪拌轉速為450r·min-1，反應12h，冷卻后離心，用無水乙醇將離心后的固體物質洗滌3次，放入50 ℃干燥箱中干燥5h，得到納米固體SiO2粒子。

1.2.2Pickering乳液的制備

在10mL蒸餾水中加入0.01g納米固體SiO2粒子，攪拌均勻并靜置5min后，再加入0.1mL三氯甲烷，充分搖勻，得到三氯甲烷/水的Pickering乳液。

2結果與討論

2.1納米固體SiO2粒子的形貌

所制備的納米固體SiO2粒子的SEM照片見圖1。

圖1　納米固體SiO2粒子的SEM照片

由圖1可以看出，納米固體SiO2粒子晶形完美，粒徑在80 nm左右。由于納米固體SiO2粒子的親水性大于親油性，所以容易形成能量低、穩定性好的水包油型Pickering乳液。

2.2納米固體SiO2粒子加入量對Pickering乳液穩定性的影響

分別稱取納米固體SiO2粒子0.015 g、0.020 g、0.025 g、0.030 g、0.035 g，制備Pickering乳液，探究納米固體SiO2粒子加入量對乳液穩定性的影響，結果見圖2。

圖2　納米固體SiO2粒子加入量與乳液穩定性之間的關系

從圖2可以看出，隨著納米固體SiO2粒子加入量的增加，形成的乳液越穩定。這是由于，當納米固體SiO2粒子較多時，形成乳液液滴的半徑就會減小，從而導致液滴之間的距離縮短，乳液越穩定。

2.3油水體積比對Pickering乳液穩定性的影響

固定納米固體SiO2粒子加入量，改變油水體積比為1∶150、1∶200、1∶250、1∶300、1∶350，制備Pickering乳液，探究油水體積比對乳液穩定性的影響，結果見圖3。

圖3　油水體積比與乳液穩定性之間的關系

從圖3可以看出，隨著油水體積比的減小，即水體積的增加，形成的乳液越穩定。這是由于，隨著油水體積比的增大，乳液的液滴尺寸變大、分布變寬，乳液的穩定性降低。在納米固體SiO2粒子加入量一定的情況下，當油水體積比增大時，單位表面吸附的SiO2微粒數目就會減少，小液滴容易結為大液滴，導致乳液的液滴體積增大，穩定性下降。

2.4堿濃度對Pickering乳液穩定性的影響

固定納米固體SiO2粒子加入量和油水體積比，分別加入10 mL 0.01 mol·L-1、0.02 mol·L-1、0.03 mol·L-1、0.04 mol·L-1、0.05 mol·L-1的氫氧化鈉溶液，制備Pickering乳液，探究堿濃度對乳液穩定性的影響，結果見圖4。

圖4　堿濃度與乳液穩定性之間的關系

從圖4可以看出，隨著氫氧化鈉溶液濃度的減小，形成的乳液越穩定。這是由于，氫氧化鈉溶液濃度增大，導致乳液中的氫氧根離子濃度增大，且會吸附在SiO2粒子附近，使負電荷密度增大，排斥力增強，從而使得粒子間碰撞的阻礙作用減小，乳液穩定性降低。

3結論

用納米固體SiO2粒子作穩定劑，制備三氯甲烷/水的Pickering乳液。考察納米固體SiO2粒子加入量、油水體積比、氫氧化鈉溶液濃度對Pickering乳液穩定性的影響。結果表明，納米固體SiO2粒子加入量對乳液穩定性的影響比較大，加入量越多，乳液越穩定；油水體積比越小，乳液穩定性越強；堿濃度越大，乳液穩定性越差。當納米固體SiO2粒子加入量為0.035 g、油水體積比為1∶350、氫氧化鈉溶液濃度為0.01 mol·L-1時，制備的乳液穩定性最好。

參考文獻：

[1]儲鴻,倪忠斌.球形二氧化硅顆粒表面的疏水改性及其性能研究[J].塑料工業,2007,35(4):309-312.

[2]符遠翔,孫艷輝,葛杏心.單分散納米二氧化硅的制備與表征[J].硅酸鹽通報,2008,27(1):155-156.

[3]AVEYARD R,BINKS B P,CLINT J H.Emulsions stabilized solely by colloidal particles[J].Advances in Colloid & Interface Science,2003,100(2):503-546.

[4]陳浩,張曉優,徐樟浩,等.凹凸棒顆粒穩定的Pickering乳狀液的制備條件及形成機理研究[J].非金屬礦,2013,36(3):13-17.

[5]易成林,楊逸群,江金強,等.顆粒乳化劑的研究及應用[J].化學進展,2011,23(1):65-79.

[6]陳洪齡,吳瑋.顆粒穩定乳液和泡沫體系的原理和應用(1):Pickering乳液的穩定機制和影響因素[J].日用化學工業,2013,43(3):77-79.

Preparation of Pickering Emulsion and Its Stability

TIAN Mei-juan

(KeyLaboratoryofPhytochemistryofShaanxiProvince,DepartmentofChemistryandChemicalEngineering,BaojiUniversityofArtsandSciences,Baoji721013，China)

Abstract：Pickering emulsion is a kind of new one with solid particles replacing organic surfactants.Using St?be method,with anhydrous ethanol as a co-solvent and ammonia as a catalyst,solid silica nanoparticles were prepared by decomposing ethyl orthosilicate.Using solid silica nanoparticles as a stable agent,Pickering emulsion of chloroform/water was prepared.The effects of the amount of solid silica nanoparticles,oil/water volume ratio,alkali concentration on Pickering emulsion stability were investigated.The results showed that,when the amount of solid silica nanoparticles was 0.035 g,oil/water volume ratio was 1∶350,alkali concentration was 0.01 mol·L-1,the emulsion stability was the best.

Keywords：Pickering emulsion;stability;preparation

基金項目：寶雞文理學院校級科研項目資助課題(ZK16126)

收稿日期：2016-01-25

作者簡介：田梅娟(1985-)，女，陜西寶雞人，助理實驗師，研究方向：材料化學，E-mail:tianmeijuan549@126.com。

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.05.016

中圖分類號：O 613.72

文獻標識碼：A

文章編號：1672-5425(2016)05-0062-03