纳米碳酸钙-亲水性非离子表面活性剂复配体系的乳化协同效应研究

摘要

通常人们用表面活性剂或聚合物来稳定乳状液，但所得乳状液是热力学不稳定体系。近年来人们发现纳米颗粒在合适的条件下具有表面活性，可用于制备超稳定乳状液。然而天然纳米颗粒由于过于亲水或过于亲油通常不具有表面活性。另一方面这些纳米颗粒在水介质中易于与双亲化合物如表面活性剂发生相互作用而改变颗粒表面的润湿性，因而有可能被原位表面活性化而变成表面活性剂颗粒。纳米碳酸钙是目前工业上大量生产的价格最便宜并且可食用的一种纳米颗粒，如果具备表面活性将可用于制备各种乳状液乃至食品乳状液。为此本研究试图以乳状液的形成和稳定性为考察指标，研究典型非离子表面活性剂对纳米碳酸钙的原位表面活性化作用，并通过测定颗粒在表面活性剂溶液中的分散稳定性、表面活性剂在颗粒/水界面上的吸附量以及油/水界面在颗粒表面的接触角等参数来阐述乳化协同效应或颗粒原位表面活性化的机理。
　　 结果表明，未经改性的纳米CaCO3颗粒在中性水中带微量正电荷。以正辛烷、甲苯以及液体石蜡为油相，纳米CaCO3颗粒单独用作乳化剂得到O/W型乳状液，但液珠尺寸大，乳液不稳定。相应地，单独使用非离子表面活性剂TX-10和十聚甘油硬脂酸酯SWA-10作乳化剂，也得到O/W型乳状液，但表面活性剂的浓度必须达到cmc以上，甚至远高于cmc。另一方面，以2%纳米CaCO3作乳化剂，同时加入不同浓度的非离子表面活性剂，则在较宽的表面活性剂浓度范围内，体系显示出显著的乳化协同效应。分散稳定性以及吸附量和接触角等测定结果表明，在低浓度阶段TX-10和SWA-10分子在纳米碳酸钙/水界面形成单分子层吸附，以疏水基朝向水，致使颗粒表面的疏水性增加，表面活性提高，从而能吸附到油/水界面稳定乳状液。当表面活性剂浓度接近表并超过cmc时，吸附在颗粒表面的表面活性剂分子与溶液中的表面活性剂分子通过链-链相互作用形成双层吸附、半胶束吸附或胶束吸附，颗粒表面的亲水性复又增加，颗粒逐渐失去表面活性，此阶段颗粒和表面活性剂共同稳定乳状液。当表面活性剂浓度远高于cmc时，颗粒趋向于分散在水相，而溶液中游离表面活性剂足以单独稳定乳状液，所形成的乳状液与表面活性剂单独稳定的乳状液趋同。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 固体颗粒作为乳化剂

1.1.1 固体颗粒作为乳化剂及其研究概况

1.1.2 固体颗粒乳化体系与表面活性剂乳化体系的区别

1.1.3 固体颗粒稳定乳状液的机理

1.1.4 固体颗粒作为乳化剂的影响因素

1.1.5 获得表面活性固体颗粒的途径

1.2 纳米碳酸钙的性质、生产方法及应用

1.2.1 纳米碳酸钙的性质

1.2.2 纳米碳酸钙的生产方法

1.2.3 纳米碳酸钙的应用

1.3 纳米碳酸钙的表面改性

1.3.1 纳米碳酸钙的不足及其解决方法

1.3.2 纳米碳酸钙的改性剂种类

1.3.3 改性碳酸钙的表征

1.4 本论文的目的和研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1 主要实验试剂

2.2 主要实验仪器

2.3 实验方法

2.3.1 纳米碳酸钙比表面积的测定

2.3.2 纳米碳酸钙颗粒大小及形貌的测定

2.3.3 纳米碳酸钙在液体介质中的分散性测定

2.3.4 纳米碳酸钙在液体介质中的Zeta电位的测定

2.3.5 乳状液的制备

2.3.6 乳状液类型的判别

2.3.7 乳状液稳定性实验

2.3.8 乳状液显微照片拍摄

2.3.9 紫外分光光度法测定TX-10在纳米碳酸钙/水界面的吸附量

2.3.10 I2-KI分光光度法测定非离子表面活性剂溶液在纳米碳酸钙/水界面上的吸附量

2.3.11 十聚甘油单硬脂酸酯SWA-10表面张力及临界胶束浓度的测定

2.3.12 纳米碳酸钙在油水界面接触角的测定

第三章 纳米碳酸钙的基本表征

3.1 引言

3.2 结果与讨论

3.2.1 纳米碳酸钙的颗粒大小及比表面积

3.2.2 纳米碳酸钙的颗粒形貌

3.2.3 纳米碳酸钙在水中的分散性及等电点

3.3 本章小结

第四章 纳米CaCO3/TX-10混合物稳定乳状液的协同效应

4.1 引言

4.2 结果与讨论

4.2.1 纳米碳酸钙单独稳定乳状液

4.2.2 TX-10单独稳定乳状液

4.2.3 纳米CaCO3/TX-10混合物稳定乳状液

4.2.4 CaCO3/TX-10乳化协同效应机理分析

4.3 本章小结

第五章 纳米CaCO3/SWA-10混合物稳定乳状液的协同效应

5.1 引言

5.2 结果和讨论

5.2.1 SWA-10的分子结构及临界胶束浓度

5.2.2 纳米碳酸钙-SWA-10乳化协同效应

5.2.3 纳米碳酸钙/SWA-10相互作用及协同效应机理分析

5.3 本章小结

第六章 结论

致 谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文