基于多季铵盐改性纳米SiO_2的Pickering乳液的制备及其性能研究

采用多季铵盐(MQAS)对亲水型纳米SiO_2进行表面改性,并以改性后的纳米SiO_2为乳化剂,制备Pickering乳液,探讨乳化剂浓度、温度、pH、盐的加入对上述Pickering乳液稳定性的影响。结果表明,与MQAS和亲水型纳米SiO_2单独乳化相比,MQAS改性后的纳米SiO_2的乳化性能更为优异。随着MQAS浓度的增加,乳液的出水率降低。随着pH的降低,乳液的出水率逐渐增加,液滴粒径逐渐增大,这说明当pH较低时,多季铵盐与纳米SiO_2之间的静电相互作用受到影响,从而导致乳液的稳定性下降。随着NaCl浓度的增加,乳液出水率和液滴粒径均逐渐增大,这说明盐的加入屏蔽了多季铵盐离子头基的电荷,从而导致乳液稳定性降低。     

膜乳化法制备微小粒径单分散乳液

利用自制的SPG(Sh irasu-porous-g lass)膜乳化实验装置研究了制备具有微米级粒径的单分散乳化液体系新方法。对于给定微孔膜孔径条件下,连续相流速和乳化压强成为膜分散过程主要控制因素,对所制备乳液粒径单分散性质起决定作用。对于给定的乳化压强,连续相流速增大,制得的乳液液滴尺寸减小,乳液单分散性增强;保持较高的连续相流速,在临界乳化压强以下,逐渐增大乳化压强使得乳液液滴尺寸增大,乳液单分散性几乎不受影响,超过临界乳化压强后,乳液液滴尺寸急剧增大,乳液单分散性变差。根据上述规律确定合适的工艺条件,使用孔径为0.9μm的SPG膜进行煤油/水体系的膜乳化实验,合成平均粒径3.24μm,分散度为0.56的O/W型稳定乳液。     

分散剂对Fe3O4表面化学特性的影响

以Zeta电位和电荷面密度为定量指标,研究了不同分散剂如十二烷基硫酸钠、聚乙二醇及柠檬酸对Fe3O4表面化学特性的影响.研究结果表明:Fe3O4等电点的pH值为6.4～6.8,当pH<6.4时,其表面带正电,当pH>6.8时,其表面带负电;十二烷基硫酸钠和柠檬酸通过静电吸附作用使Fe3O4的表面电荷发生非常显著的变化,等电点明显向酸性方向移动,Fe3O4粒径减小,分散稳定性能越强;聚乙二醇与Fe3O4形成配位键,提供位阻斥力改变Zeta电位和电荷面密度,对Fe3O4的粒径和分散性能无明显影响.     

球磨法制备羟基硅油Pickering乳液

采用球磨法一步制备硅溶胶与羟基硅油形成的Pickering乳液。通过改变硅溶胶pH可以使制备的乳液发生油包水型(W/O)到水包油型(O/W)的转相。在硅溶胶中,NaCl浓度0.1 mol/L,SiO2质量分数6%的条件下,当pH2时形成稳定W/O型乳液;当pH=3~8时形成稳定O/W型乳液;当pH9时形成W/O型乳液,但不能稳定存在;pH=2与9时为乳液的转相点且乳液容易凝胶。对乳液中的颗粒进行傅里叶红外光谱(FT-IR)和热分析(TGA)表征。结果表明:在球磨制备乳液的过程中,SiO2颗粒表面化学接枝了羟基硅油。羟基硅油接枝率为6.3%的改性颗粒易于稳定O/W型乳液;羟基硅油接枝率为12.3%以上的改性颗粒易于稳定W/O型乳液。电解质的加入有助于增强乳液颗粒间絮凝作用,提升乳液的稳定性,但电解质的过量加入会使颗粒絮凝程度加剧,不利于乳液稳定。乳液粒径随硅溶胶中SiO2颗粒和NaCl浓度的增加而减小。NaCl浓度增加时,所制备乳液的奥氏熟化效应逐渐减缓,SiO2质量分数的变化对所制备乳液的奥氏熟化效应影响不大。     

直流电场下O/W体系中油滴的迁移行为及油水分离效果研究

首先利用电化学工作站和生物显微镜研究了直流电场下水包油（O/W）乳化体系中油滴的迁移行为,然后分析了电场强度、油滴粒径等因素对油滴迁移行为的影响规律,结果表明：直流电场下,油滴会发生定向迁移,但迁移过程中不会发生聚并;油滴迁移速率随着电场强度的增大而增大,随着平均粒径的减小而变小。直流电场可破坏油滴表面稳定的电荷结构,导致油滴表面电荷分布不均,从而促使油滴在电场中发生定向迁移,并在阳极表面发生破乳、聚并,实现与水相的分离。最后,对直流电场作用下乳化含油体系的油水分离效果进行了实验验证,结果表明,对初始含油量为89.2 mg/L的模拟乳化废水而言,在一定条件下进行处理后,其出水含油量低于5 mg/L,除油率高达95.3%。     

米糠油乳液的超声制备及其特性

为了制备稳定性更好的米糠油乳液,以酪蛋白酸钠和米糠油为原料,采用超声波处理方法,研究了酪蛋白酸钠添加量、脂水比、超声波强度对制备米糠油乳液的影响。结果表明,当酪蛋白质量分数为0.6%时,蛋白利用率较高,乳液的蛋白吸附量达到90%,乳液中油滴的平均粒径比质量分数为0.5%的样品明显减小。油相比例的增加会明显增大米糠油乳液的黏度,通过光学显微镜的观察发现,脂水比为3∶2的米糠油乳液中油滴的空间分布密集,此时乳化活性比脂水比1∶2的乳液高出16 m²/g左右。当蛋白质量分数为0.6%、脂水比为3∶2、超声波强度在240～360 W时制备的酪蛋白酸钠–米糠油乳液蛋白利用率较高且稳定性好。超声处理明显提高了乳液的稳定性,超声波改变了酪蛋白酸钠的二级结构,影响了β–转角和β–折叠的比例。     

羟基封端聚二甲基硅氧烷低聚物阴离子乳液聚合研究

用羟基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)低聚物为原料通过阴离子乳液聚合制备了聚硅氧烷乳液。研究了各种因素对乳液粒子粒径和聚合速度的影响，结果表明乳液粒子粒径随乳化压力的增大、反应时间的延长、平衡状态时，温度的降低而减小；而乳化次数对乳液粒子粒径没有多大影响；在一定范围内乳液粒子粒径还随乳化剂，羟基封端PDMS低聚物的质量比和乳化剂，水的质量比增大而减小；聚合速度却随乳化剂，羟基封端PDMS低聚物的质量比和乳化剂，水的质量比增大而增大。     

NaCl对壳寡糖/果胶静电自组装作用的影响

通过测定pH3.5、不同NaCl浓度下壳寡糖与果胶复合溶液的浊度及Zeta-电位,分析复合溶液宏观/微观状态及浊度滴定过程,结合壳寡糖/果胶聚电解质复合物红外光谱分析、扫描电镜及透射电镜超微结构观察,探讨了NaCl及其浓度对壳寡糖/果胶静电自组装行为的影响.结果表明:NaCl加入会阻碍壳寡糖与果胶分子之间的静电自组装作用,使pH_c、pH_Ф及pH_(prep)逐渐降低;pH3.5时,随着NaCl浓度增大,复合溶液浊度分阶段下降,溶液逐渐澄清,所形成的PEC减少,并从网状结构变为微小颗粒,甚至达到纳米级(NaCl浓度30 mmol/L及以上);NaCl低于10 mmol/L时,果胶分子内静电斥力减小,分子链适当软化并弯曲、折叠后与壳寡糖形成大块微粒,而NaCl浓度进一步增加则造成PEC微粒表面Zeta-电位的绝对值增大,微粒间静电斥力加大,果胶分子柔软且易卷曲,包裹壳寡糖形成更小且更分散的微粒;红外光谱分析发现,NaCl添加不改变果胶和壳寡糖之间的作用方式,但可能会影响其强度;推测了不同浓度NaCl下壳寡糖与果胶的自组装作用模式.     

轴入导锥式旋流器内油滴聚并破碎特性

轴向进液水力旋流器因内部设有增压流道,可在低压入口条件下实现油水高效分离。采用CFD-PBM耦合方法对轴入导锥式旋流器内油滴聚并破碎行为及分离特性进行数值模拟分析,得出操作参数对油滴聚并破碎的影响规律,同时进行室内实验,对模拟结果的准确性进行验证。结果表明:研究范围内湍动能越大位置的油滴粒径越小,随着入口进液量增大,旋流器溢流及底流出口区域的湍动能增强,油滴粒径逐渐减小;对于该结构旋流器而言,一定范围内持续增加入口进液量,可提高旋流器内的切向速度进而提升分离性能,但同时也增大了油滴破碎机率,致使分离效率降低;研究范围内,进液量为3.62 m~3/h时分离效率达到最大值;增大溢流分流比,虽然可以降低底流含油体积分数,但同时也增大了溢流区域油滴间的破碎,致使分离效率降低,分流比为20%时分离效率达到最大值。     

聚甘油单硬脂酸酯乳化二甲基硅油及乳液表征

用聚甘油单硬脂酸酯复配乳化1 Pa.s的二甲基硅油,考察复配乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)对乳液体积平均粒径、乳液黏度、乳液离心稳定性的影响以及乳液的耐高温稳定性。结果表明:复配乳化剂HLB值对乳液体积平均粒径、黏度、离心稳定性的影响显著,选择高聚合度的亲水型乳化剂和高聚合度的亲油型乳化剂进行复配乳化,有利于形成稳定的硅油乳液。最佳乳化条件为乳化剂(二聚甘油单硬酯和八聚甘油单硬脂酸酯,HLB=10.5)、硅油和水的质量比为7∶23∶70。在最佳乳化条件下制得的乳液体积平均粒径为8.06μm,黏度为387 mPa.s,固相质量分数差为2.91%。乳液高温稳定性良好,在110℃保持5 h,乳液体积平均粒径增大至11.63μm,固相质量分数差增大至6.12%。     

辛烯基琥珀酸淀粉-可可精油Pickering乳液制备及稳定性研究

油脂作为可可的主要成分,高温高湿条件下易被氧化变质导致其应用受限,因此,以辛烯基琥珀酸(OSA)淀粉作为稳定可可油相的固体颗粒,超临界CO₂提取的可可精油(CEO)作为油相,优化Pickering乳液制备过程并研究其乳液稳定性。结果表明:CEO中主要脂肪酸有6种,当OSA淀粉质量浓度和CEO体积分数分别是250mg/mL和5%时,Pickering乳液粒径最小,为0.587μm。通过光学显微镜、激光共聚焦显微镜以及扫描电镜发现乳液呈现小液滴聚集状态,油滴完全被淀粉包裹且界面相对光滑。稳定性实验表明,乳液在pH值5、低粒子浓度(0~0.3mol/L)条件下相对稳定。贮藏21d后发现,随着贮藏时间增加,5%油相体积分数下的Pickering乳液粒径由0.587μm增长至1.160μm,50~300mg/mL淀粉质量浓度下的Pickering乳液粒径增长约1.500μm,最大粒径达2.760μm。研究表明,OSA淀粉-可可精油Pickering乳液具有良好的稳定性。     

多重光散射技术研究乳液体系OP-4/癸烷/盐酸的稳定性

为从微观角度研究乳液体系的稳定性,采用基于光散射原理的稳定性分析仪(Turbiscan Lab),研究了W/O型乳液体系OP-4/癸烷/盐酸的稳定性,考察了OP-4浓度、温度、盐酸浓度等因素对体系稳定性的影响。结果表明:在所考察的3 wt%~7 wt%浓度范围内,乳液稳定性随着OP-4浓度的增大而提高。当OP-4浓度达到6 wt%后,乳液具有较高的稳定性。在所考察的20℃~60℃范围内,当温度低于30℃时,乳液稳定性较高。当温度达到40℃后,乳液稳定性随温度的升高而显著降低,乳液液滴粒径明显增大,液滴发生聚并。当盐酸浓度较低时,H+与OP-4分子的羟基(—OH)和氧乙烯基(—CH2CH2O)之间存在的氢键作用有利于乳液稳定性的提高,但当盐酸浓度过高时,则会使OP-4的醚键发生断裂,导致乳液稳定性下降。当温度低于40℃、OP-4浓度高于6 wt%时,OP-4/癸烷/盐酸乳液具有高的稳定性。     

硫酸盐影响聚羧酸减水剂分散性的作用机理

系统研究了硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附-分散性能的影响及其作用机理.通过净浆流动度试验及Marsh时间试验研究了硫酸盐种类及掺量对聚羧酸减水剂分散性能的影响,并通过zeta电位、平衡吸附量及絮凝结构形貌等微观测试手段对硫酸盐影响聚羧酸减水剂分散性的作用机理进行分析.结果表明:随着硫酸根溶出率及溶出速率的增加,硫酸根离子与聚羧酸减水剂间的竞争吸附作用增强;硫酸根离子破坏浆液双电层,促使zeta电位绝对值下降,从而削弱水泥颗粒表面的静电斥力作用,导致水泥浆体絮凝结构数量及强度增大,相同剪切速率对浆体中的絮凝结构破坏程度下降,浆体分散性及流变性下降.     

乳液聚合法合成单分散交联PS纳米微球

采用乳液聚合法合成一系列粒径在６０￣２００μｍ间的单分散交联ＰＳ微球,并探讨影响乳液聚合稳定性、粒径大小及微球单分散性的因素。结果表明：实验范围内,增加乳化用量,减少引发剂用量,降低搅拌速度和反应温度有利于常规乳聚合体系的稳定。减少乳化剂用量和采用分中入乳化剂的方式使交联ＰＳ微球粒径增大,微球粒径的单分散性提高,提高聚合温度和延长聚合时间也有利于增大交联ＰＳ微球粒径和提高微球粒径的单分散性。     

Pickering乳液稳定性研究进展

 Pickering乳液由于具有独特的界面粒子膜、环境响应性等优势,在化工新型材料和催化材料领域获得广泛应用。本文对Pickering乳液稳定机理进行综述,指出影响Pickering乳液稳定性的3个关键因子分别为界面张力、三相接触角和粒子粒径,阐明了固体颗粒表面润湿性、固体颗粒浓度、水相电解质、水相pH值、油水相体积比等因素通过固体颗粒界面膜理论和三维黏弹粒子网络机理对Pickering乳液稳定性的影响。     

St/BA/DBMPA无皂阳离子共聚物乳胶粒研究

选用苯乙烯（St)、丙烯酸丁酯（BA）和少量的反应性阳离子共聚单体N,N－二甲基,N－丁基,N－（3－甲基丙烯酰胺基）丙基溴化铵（DBMPA）,以阳离子自由基型引发剂引发进行无皂乳液聚合,合成了稳定的无皂阳离子共聚物St/BA/DBMPA乳液。研究结果表明：增大阳离子单体浓度、引发剂浓度和主单体St/BA体积比,共聚物乳胶粒粒径减小,粒子数目增大;增大离子强度,粒径呈现一个增大－减小－增大的变化过程;粒子的表面电荷密度也由以上4个因素决定。所合成的乳液表面张力小,耐电解质和耐有机溶剂性能好,说明该乳液具有很高的化学稳定性。胶膜经高温处理后,耐水性大大提高。     

不同pH环境下二价离子对聚电解质链的影响

基于郎之万动力学方法,研究了不同pH环境下二价反离子对半柔性聚电解质链构象变化的影响。聚电解质用粗粒度的珠簧模型表示,在pH-pK>0时,回转半径几乎不变,随着pH-pK值的降低,聚电解质链的回转半径减小并且逐渐发生了缩合。在实验中,通过改变Mg2+介导下DNA溶液的pH环境,对DNA进行了原子力显微镜扫描成像,发现DNA在中性和弱酸性环境中保持自由松散状态,当pH降低到4以下,即酸性变强时DNA逐步缩合成球状并达到稳定,这一结果与模拟结果一致。     

乳化剂对核壳乳液聚合体系的影响

本文采用半连续-预乳化工艺制备了表层羧酸化的聚丙烯酸丁酯,聚(甲基丙烯酸甲酯-衣康酸)(PBA/P(MMA-ITA))核壳乳液.通过对乳液粒径及其分布、凝聚率和表面张力的分析研究了乳化剂种类、配比、用量以及功能单体等因素对聚合体系稳定性的影响, 采用非水滴定法、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、透射电子显微镜(TEM)等方法对乳胶粒子进行了表征.实验结果表明:OP-10引入乳化体系,使聚合体系的稳定性增加,但随着OP-10用量的增加, 乳胶粒子粒径增大、粒径分布变宽,聚合体系的稳定性降低;复合乳化剂SDS/OP-10用量增加,乳胶粒子粒径减小,聚合体系的稳定性增加;极性单体ITA的使用导致聚合体系的稳定性降低.分析结果还证明ITA已成功参与了壳层的聚合反应.乳胶粒子具有明显的核/壳结构.     

基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅纳米颗粒制备研究

通过考察水与表面活性剂的摩尔比(R),TEOS的量、氨水的量及包壳次数对基于Triton X - 100/环已烷/正已醇/水反相微乳液体系制备二氧化硅纳米颗粒尺寸的影响,开展了基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅纳米颗粒制备研究.结果表明:在其他参数都恒定的情况下,通过改变微乳液体系中上述某一组分的量,可以在一定程度上实现二氧化硅纳米颗粒的尺寸可控性合成.首先,水与表面活性剂的摩尔比(R)对二氧化硅纳米颗粒的尺寸影响最大,随着R值的增大,颗粒的粒径逐渐减小,当R值达到18时,二氧化硅纳米颗粒的形貌变得不再是很规则的球形结构,并且分散性降低,团聚现象明显;其次是氨水的量,随着氨水量的增多,颗粒的粒径先减小,之后不再发生明显变化;另外随着包壳次数的增多,颗粒的粒径随之增大,并且颗粒之间的分散性也有所提高;但是TEOS的量对颗粒粒径的影响不明显.     

基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅纳米颗粒制备研究

通过考察水与表面活性剂的摩尔比(R),TEOS的量、氨水的量及包壳次数对基于Triton X 100/环已烷/正已醇/水反相微乳液体系制备二氧化硅纳米颗粒尺寸的影响,开展了基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅纳米颗粒制备研究.结果表明:在其他参数都恒定的情况下,通过改变微乳液体系中上述某一组分的量,可以在一定程度上实现二氧化硅纳米颗粒的尺寸可控性合成.首先,水与表面活性剂的摩尔比(R)对二氧化硅纳米颗粒的尺寸影响最大,随着R值的增大,颗粒的粒径逐渐减小,当R值达到18时,二氧化硅纳米颗粒的形貌变得不再是很规则的球形结构,并且分散性降低,团聚现象明显;其次是氨水的量,随着氨水量的增多,颗粒的粒径先减小,之后不再发生明显变化;另外随着包壳次数的增多,颗粒的粒径随之增大,并且颗粒之间的分散性也有所提高;但是TEOS的量对颗粒粒径的影响不明显.