乳化剂和助剂对乳化体系稳定性能影响的研究分析

　　乳化体系是一种组分或几种组分组合液体以微粒(液滴或液晶)形式分散在另一不相溶的液体中构成具有相当稳定性的多相分散体系。由于它们外观往往呈乳液，所以又称为乳状液或乳化液。
　　乳状液形式的产品在许多行业使用都有优异的效果:改善食品日感、味道，改善医药吸收情况及促进农药的药效发挥等。在化妆品中它可以克服油质化妆品不易吸收和水质化妆品润滑感差的缺点，提高化妆品的功效。在液体洗涤剂中，可以克服织物变旧颜色变化，提高洗涤剂的护色和柔软作用。解决了家居护理中固体地板护理剂使用不便，气味难闻的问题。
　　虽然乳状液在生活中为我们提供了各种便利，但乳状液体系在热力学上不稳定，易受多方因素影响，乳液贮存时间短，易出现分层和破乳等现象，产品货架期缩短，易造成产品质量问题，这些都影响消费者的使用。
　　影响乳液稳定性的主要因素有:乳化剂的选择、工艺温度、剪切速率、乳化时间及助乳化剂的添加等。
　　本文研究了乳化剂及助乳化剂对体系稳定性的影响，以聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和山梨醇酐单单月桂酸酯为乳化剂，研究其在不同用量、不同配比以及添加助剂时对乳液稳定性能的影响。
　　1乳液稳定性的影响因素
　　1.1乳化剂的作用原理
　　乳化剂能吸附在相界面上形成界面膜并使乳状液稳定。其作用表现在:①降低界面张力，使分散体系的势能下降;②在界面上形成韧性或高粘度界面膜阻止碰撞而引起的液滴聚结;③当乳化剂分子带有电荷时，使液滴表面带电形成双电层，减少液滴接近和碰撞而聚结的几率。
　　以下主要应用HLB值乳化剂选择法，研究乳化剂的用量、配比及加人助剂对硅油和白油体系稳定性的影响。
　　1.2乳化剂用量和配比选择
　　1.2.1以HLB值为依据选择乳化剂
　　HLB值反映了亲水与亲油这2种相反的基团大小和力量平衡，乳化剂提供HLB值(混合乳化剂是由加合法求得HLB值)与油相所需HLB值相等。研究发现，乳化剂和油相的HLB值相同只是乳液稳定性的必要条件，而非充分条件.
　　乳化剂选择的一般原则,使用复合乳化剂。复合乳化剂一般由水溶性和油溶性乳化剂组成,2种乳化剂分子间的作用增强了界面膜的机械强度,改变界面膜的物理性质。如聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(油溶)与山梨醇酯单月桂酸酯(水溶),由于聚氧乙烯山梨醇醋与水能发生强烈的相互作用,而它的亲油基比亲油性强的山梨醇酯更多的伸向水相,使二者的亲油基在界而膜上相互更接近形成比单独使用时更强的界面膜。
　　1.2.2乳化剂用量及配比
　　乳化剂的用量对于乳化效果和乳液稳定性影响较大，用量过小稳定性差，用量过多虽可以降低表而张力，但泡沫增多，粘度增大，乳化效果反而不好，故而乳化剂的用量对乳液稳定性有较大影响下。
　　HLB值不能够完全体现乳化效率的高低，因此增加乳化剂用量到一定程度后，再增加乳化剂用量并不能提高乳化效率这点任智等人在非离子表而活性剂乳液稳定性HLB规则研究中得到证明
　　1.3助乳化剂
　　助乳化剂在一般乳液体系对乳液的稳定性起到积极作用。研究表明，复配后的乳化剂乳化能力虽然大大增强，却对乳液稳定性的贡献有一定的限制，加入少量的稳定剂或助乳化剂后，体系稳定性大大改善。
　　助乳化剂使体系稳定的原因:①形成更小的珠滴;②能提高界而膜的强度，使界面不易破裂;③能吸附在液滴表面，阻止液滴间的聚结作用，从而促进乳液稳定存在。
　　在文献中有关于添加助表面活性剂降低油/水界面张力、增加界而膜流动性、调节HLB值的作用的报道。也有文献指出，脂肪醇等极性有机物具有较小的亲水端基，能与界面吸附层中表面活性剂形成复合物，使界面膜强度大为提高。
　　高聚物助乳化剂对一乳状液稳定性影响的作用机理是，当乳状液的分散液滴表面吸附高聚物时形成高分子吸附层有阻止液滴间的聚合作用而使乳状液稳定高聚物分子的突出部分是有起到有效位阻稳定作用的部分
　　一些助乳化剂的水溶液中存在晶状结构，当把油相分散在表而活性剂液晶相中时，形成油分散在表面活性液晶相中的乳状液，在这种结构中表面活性剂在油滴表面形成定向排列结构，充分发挥表面活性剂降低界面张力作用，并使界面膜的强度增加当形成油/层状液品乳液，外观为透明凝胶状时，向此乳状液中加人水，即可生成细微油珠分散在水中的。
　　1.4乳液稳定性的检测方式
　　乳液稳定性可通过不同方式测定一些研究中，通过测试乳液固含量、转化率和凝胶率来考察乳化剂的选择及乳状液的稳定性，或通过测试乳液的吸水率、私度及光吸收率等进行，而最简单、最基本的考察方式通常有:静置试验、冻融试验、离心分离及粒度分布等!
　　温度耐受性试验，即通过体系的热负荷变化，了解乳状液中的絮凝、聚结变化的趋势以判断乳状液的稳定性，包括高温加速试验法、低温加速试验法、高温-低温循环加速法及冻结-融解。
　　2试验部分
　　2.1设计正交试验
　　通过转相乳化法研究聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和山梨醇酯单月桂酸酯的用量、配比及添加助剂对硅油、白油乳化体系稳定性的影响。
　　聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、山梨醇酯单月桂酸酯选取比例选择满足油相所需HL13值要求。设定乳化温度600C ,剪切速率1 500 r / min，助乳化剂添加方式为:助乳化剂和乳化剂一起添加在油相中。
　　2.2助剂对乳化体系影响的试验
　　1)助剂的添加量对体系的影响:选择不同助剂的添加质量:0.5%, 1%, 2%, 5%;
　　2)助剂的添加方式对体系的影响:①将助乳化剂溶于水相，对添加了乳化剂的油进行乳化;②将助乳化剂和乳化剂一起添加在油相中，进行转相乳化。
　　3结果及讨论
　　3.1正交试验安排和结果
　　3.1.1正交试验安排和结果。
　　3.1.2结果分析
　　在试验中发现，随着乳化剂用童的增多，乳液体系越稳定，当乳化剂用量从2.2%增长到32%时，乳液稳定性增强，当乳化剂的含量继续增大，乳液的稳定性并没有随乳化剂增大而增长。这是因为乳化剂用量少，形成的胶束数目少，导致乳液中分散相的液滴相互接触，靠拢成团，乳液出现絮凝;当絮凝的液珠发生合并，原来的小液珠的液膜被破坏，形成体积较大而界面积较小的液珠时，发生聚结，直接导致了乳液不稳定;当乳化剂用量继续增加，胶束数目随之增加，乳化反应的场所增多，生成了更多数目的液珠，从而液珠的粒径减小，但粒径的减小导致乳化剂浓度变低，使分散相液滴更容易聚结，导致粒径增大，乳液不稳定。
　　试验同时发现，当聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和山梨醇酯单月桂酸酯的比例为3:1时，乳液体系的各项性能较好分析原因是：离子表面活性剂吸附在液滴表面形成紧密而带有溶剂化的单分子吸附层，防止粒子的聚结，吸附层越厚密，粒子间吸引力越差，乳液稳定性越好，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸醋和山梨醇配单月桂酸醋比例增加，吸附层厚密度增强，乳液更稳定试验未探讨比例继续增加，厚密度是否继续增加。
　　3.2助剂对乳化体系影响的试验结果及分析
　　3.2.1助剂的添加量及添加方式对体系的影响结果
　　乳液外观明显不稳定时，离心稳定性、冻融试验及观察乳液粒径均匀度不再进行考察。
　　3.2.2结果分析
　　乳化助剂的添加对乳液稳定性有一定影响当助剂L5-100加人体系中能对体系稳定性起到积极影响，随着L5-100的增加，乳液稳定性变强，当助剂的添加量为2%时，通过将助剂添加到水中的添加方式就能起到使乳液稳定的作用;当助剂的添加量为5%时，2种方式添加助剂均能使乳液体系稳定同时，不同的助剂添加方式对乳液稳定性也有影响，当使用方式①添加L5-100时，乳液的稳定性更好，所需的助剂也更少这是因为L5-100对乳液体系的稳定性、粒径分布及变化、动态表而张力的影响很大在早先的研究中，对L5- 100影响乳液稳定性的机理就做出了解释，认为L5-100作为一种非离子型聚合物，可以通过空间位阻达到稳定粒子的效果，使乳液稳定
　　4结论
　　液体系最稳定;但乳化剂用量增加到4.2%时，稳定性反而下降。
　　助乳化剂L5-100添加量为2%时，将助剂添加在水相中乳化反应可得到稳定乳液;助剂L5-100添加量为5%时，将助剂和乳化剂共同添加到油相中乳化反应也可得到稳定乳液。
　　总之，乳化剂的用量及配比、乳化助剂的添加和加人方式对本体系乳液的稳定性有明显影响.