CN101168686B - 一种带正电石蜡纳米乳液及其制备方法 - Google Patents

一种带正电石蜡纳米乳液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带正电石蜡纳米乳液的制备方法，即将油相液体石蜡、非离子表面活性剂和水相一起加入到反应器中，加热搅拌至乳化温度后，再搅拌一定时间后快速降温，得到石蜡纳米乳液，然后向该石蜡纳米乳液中添加阳离子表面活性剂并搅拌，得到正电石蜡纳米乳状液。本发明还公开了所述方法制备的带正电石蜡纳米乳液，所述乳液具有液粒径细小，粒度分布窄，稳定性好的特点，且本发明制备方法简单，可以方便调控乳液滴带电量。

Description

一种带正电石蜡纳米乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种乳液及其制备方法，尤其涉及一种带正电石蜡纳米乳液及其制备方法。
背景技术
乳液为一种重要的胶体分散体系，在食品、石油工业、化妆品和药物领域中都有广泛的应用。但是乳液本身为热力学不稳定体系，因此极大的影响了其实际应用。
纳米乳液的出现，因其粒径细小而极大地提高了乳液的稳定性。正电纳米乳液由于带有正电荷能与自然界广泛存在的负电界面有较强的相互作用，因此对其进行研究有重要意义。但是，目前的正电乳液普遍存在粒径较大、带电量不易调控的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种带正电石蜡纳米乳液及其制备方法，利用本发明方法得到的正电石蜡纳米乳液具有液粒径细小，粒度分布窄，稳定性好的特点，且本发明制备方法简单，可以方便调控乳液滴带电量。
本发明所述带正电石蜡纳米乳液的制备方法，步骤如下：
(1)以100重量份计，称取如下组分：液体石蜡10-60份，非离子型表面活性剂4-15份，阳离子型表面活性剂0.1-5份，余量为水；
(2)将液体石蜡与非离子表面活性剂按组分比例混合，加入反应器中；
(3)将组分中涉及的水添加到步骤(2)的反应器中，以50～500rpm的转速搅拌反应器中的混合体系，并逐渐升温到70～90℃，然后保持温度并继续搅拌乳化15～60min；
(4)将步骤(3)的混合体系用冰水浴快速降温至室温，即得到石蜡纳米乳液；
(5)将阳离子表面活性剂按组分比例加入到步骤(4)得到的石蜡纳米乳液中，混合搅拌30～120min，即得到带正电石蜡纳米乳液。
上述带正电石蜡纳米乳液的制备方法中，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂或多元醇酯类非离子表面活性剂或其组合；所述阳离子表面活性剂为季铵盐类阳离子表面活性剂或Gemini型阳离子表面活性剂或Bola型阳离子表面活性剂。
其中，所述聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂与多元醇酯类非离子表面活性剂组合的重量比例是1∶1～3∶2。
其中，所述聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂优选Tween系列表面活性剂之一；所述多元醇酯类非离子表面活性剂优选Span系列表面活性剂之一；所述季铵盐类阳离子表面活性剂优选碳链长度12～16的烷基三甲基溴化铵或烷基三甲基氯化铵；所述Gemini型阳离子表面活性剂优选12-S-12或16-S-16(S＝2，4，6)；所述Bola型阳离子表面活性剂优选双季铵盐型Bola表面活性剂。
其中，所述Tween系列表面活性剂是Tween20、Tween40、Tween60、Tween65、Tween80之一；所述Span系列表面活性剂是Span20、Span40、Span60、Span65、Span80之一；所述烷基三甲基溴化铵是DTAB、TTAB、CTAB之一；所述烷基三甲基氯化铵是DTAC、TTAC之一；所述12-S-12或16-S-16(S＝2，4，6)阳离子表面活性剂选12-2-12、12-4-12、16-2-16之一；所述双季铵盐型Bola表面活性剂选Br-(CH3)3N+(CH2)12N+(CH3)3Br-、Br-(CH3)3N+(CH2)22N+(CH3)3Br-、Br-(CH3)3N+(CH2)10OphCH＝NphO(CH2)10N+(CH3)3Br-之一。
上述带正电石蜡纳米乳液的制备方法中，步骤(3)所述乳化温度优选为75～85℃；所述搅拌时间优选为35～50min。
上述带正电石蜡纳米乳液的制备方法中，步骤(5)所述阳离子表面活性剂与石蜡纳米乳液混合搅拌时间优选为60～70min。
上述带正电石蜡纳米乳液的制备方法中，步骤(1)～(4)先得到石蜡纳米乳液，然后通过步骤(5)再得到正电石蜡纳米乳液。
本发明所述方法制备的带正电石蜡纳米乳液，其中所述乳液优选体系是，以100重量份计，组分为：液体石蜡30-60份，非离子型表面活性剂6-12份，阳离子型表面活性剂0.1-2份，余量为水；平均粒径是100nm～400nm，液滴zeta电势为+1～+90mv。
利用本发明的方法制备的正电石蜡纳米乳液，外观为乳白色微泛蓝光，粒度分布窄，多分散因子小于0.2，平均粒径多为120～300nm，zeta电势可以在+1～+90mv自由控制，具有很好的稳定性，稳定性特点如下：
①储存稳定性：放置半年外观无变化，即无明显分层和沉降现象；
②机械稳定性：3000rpm条件下，离心30分钟至1小时，乳液不分层。
本发明涉及的制备带正电石蜡纳米乳液的方法操作简单，容易实现，且能节约热能，降低成本，能方便的调控所带电荷，符合环保及各项工业要求。
附图说明
图1不同CTAB加量时的粒径分布。
图2不同CTAB加量时的zeta电势。
具体实施方式
实施例1：
正电石蜡纳米乳液，平均粒径在220～400nm，zeta电势为+15～+30，组分如下，均为重量份，总量为100份：
液体石蜡30份，非离子型表面活性剂Tween60 3.3份，非离子型表面活性剂Span602.7份，阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0.2份，水63.8份。
制备方法：
将液体石蜡30份与非离子表面活性剂Tween60 3.3份、Span60 2.7份在反应器中混合均匀，将体系所有水加入到反应器中，不断搅拌，逐渐加热到85℃；然后在该温度下持续搅拌60min；将反应器置于冰水浴中快速降温至室温，得到石蜡纳米乳液。然后将十六烷基三甲基溴化铵加入上述乳液中，再搅拌60min，得到带正电石蜡纳米乳状液。
按照如前所述制备方法制备带正电石蜡纳米乳状液，分别考察其机械稳定性、储存稳定性、粒径和zeta电势，结果如列表所示。
  乳液外观   乳白色微泛蓝光
  机械稳定性   离心后不分层
  储存稳定性   放置半年未分层
  初始平均粒径/nm   200～300
  Zeta电势/mv   +15～+30
本发明涉及的正电石蜡纳米乳液的稳定性、粒径和zeta电势测量实验如下：
1、稳定性
储存稳定性：乳液静止放置，观察外观，注意是否出现清晰的分层。
机械稳定性：TGL-16G型离心机3000rpm转速下离心30min，然后观察乳液是否分层。
2、粒径测量
取适量带正电石蜡纳米乳液在测量器件中稀释，然后置于Brookhaven BI-200SM动态光散射仪中，测定乳液的粒径分布，乳液的粒径分布越窄，平均粒径越小则乳液的稳定性越好。结果如图1所示。
3、Zeta电势测量
取适量带正电石蜡纳米乳液稀释，将稀释样品置于DXD-II型电视显微电泳仪中，测量在不同电压下乳液滴的移动的速度。然后通过公式计算zeta电势。结果如图2所示。
实施例2：
方法如实施例1所述，所不同的是：
正电石蜡纳米乳液，平均粒径在150～250nm，zeta电势为+40～+50，组分如下，均为重量份，总量为100份：
液体石蜡40份，非离子型表面活性剂Tween60 4.5份、Span60 5.5份，阳离子Gemini型表面活性剂12-2-12 1份，水49份。
有关稳定性的实验数据如下：
  乳液外观   乳白色微泛蓝光
  机械稳定性   离心后不分层
  储存稳定性   放置半年未分层
  初始平均粒径/nm   150～250
  Zeta电势/mv   +40～+50
实施例3：
方法如实施例1或2所述，所不同的是：
正电石蜡纳米乳液，平均粒径在100～200nm，zeta电势为+5～+20，组分如下，均为重量份，总量为100份：
液体石蜡30份，非离子型表面活性剂Tween60 3.5份、Span60 4.5份，阳离子型表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵2份，水60份。
有关稳定性的实验数据如下：
  乳液外观   乳白色微泛蓝光
  机械稳定性   离心后不分层
  储存稳定性   放置半年未分层
  初始平均粒径/nm   100～200
  Zeta电势/mv   +5～+20
实施例4：
(1)以100重量份计，称取如下组分：液体石蜡20份，Span80 1.8份、Tween802.2份，阳离子型表面活性剂DTAB 3.5份，余量为水；
(2)将液体石蜡与非离子表面活性剂按组分比例混合，加入反应器中；
(3)将组分中涉及的水添加到步骤(2)的反应器中，以500rpm搅拌反应器中的混合体系，并逐渐升温到80℃，然后保持温度并继续搅拌乳化50min；
(4)将步骤(3)的混合体系用冰水浴快速降温至20℃，即得到石蜡纳米乳液；
(5)将阳离子表面活性剂按组分比例加入到步骤(4)得到的石蜡纳米乳液中，混合搅拌120min，即得到带正电石蜡纳米乳液。
实施例5：
(1)以100重量份计，称取如下组分：液体石蜡15份，非离子型表面活性剂Tween200.8份、Span20 3.3份，阳离子Gemini型表面活性剂12-4-12 0.3份，余量为水；
(2)将液体石蜡与非离子表面活性剂按组分比例混合，加入反应器中；
(3)将组分中涉及的水添加到步骤(2)的反应器中，以400rpm搅拌反应器中的混合体系，并逐渐升温到85℃，然后保持温度并继续搅拌乳化60min；
(4)将步骤(3)的混合体系用冰水浴快速降温至室温，即得到石蜡纳米乳液；
(5)将阳离子表面活性剂按组分比例加入到步骤(4)得到的石蜡纳米乳液中，混合搅拌90min，即得到带正电石蜡纳米乳液。
实施例6：
(1)以100重量份计，称取如下组分：液体石蜡45份，非离子型表面活性剂Tween805.8份、Span60 5.4份，阳离子型表面活性剂TTAB 1.0份，余量为水；
(2)将液体石蜡与非离子表面活性剂按组分比例混合，加入反应器中；
(3)将组分中涉及的水添加到步骤(2)的反应器中，以500rpm搅拌反应器中的混合体系，并逐渐升温到85℃，然后保持温度并继续搅拌乳化55min；
(4)将步骤(3)的混合体系用冰水浴快速降温至室温，即得到石蜡纳米乳液；
(5)将阳离子表面活性剂按组分比例加入到步骤(4)得到的石蜡纳米乳液中，混合搅拌80min，即得到带正电石蜡纳米乳液。

Claims (7)

1.一种带正电石蜡纳米乳液的制备方法，步骤如下：
(1)以100重量份计，称取如下组分：液体石蜡10-60份，非离子型表面活性剂4-15份，阳离子型表面活性剂0.1-5份，余量为水；
(2)将液体石蜡与非离子表面活性剂按组分比例混合，加入反应器中；
(3)将组分中涉及的水添加到步骤(2)的反应器中，以50～500rpm的转速搅拌反应器中的混合体系，并逐渐升温到70～90℃，然后保持温度并继续搅拌乳化15～60min；
(4)将步骤(3)的混合体系用冰水浴快速降温至室温，即得到石蜡纳米乳液；
(5)将阳离子表面活性剂按组分比例加入到步骤(4)得到的石蜡纳米乳液中，混合搅拌30～120min，即得到带正电石蜡纳米乳液；
其中，上述非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂或多元醇酯类非离子表面活性剂或其组合；所述阳离子表面活性剂为季铵盐类阳离子表面活性剂或Gemini型阳离子表面活性剂或Bola型阳离子表面活性剂。
2.如权利要求1所述带正电石蜡纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂与多元醇酯类非离子表面活性剂组合的重量比例是1∶1～3∶2。
3.如权利要求1所述带正电石蜡纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂选Tween系列表面活性剂之一；所述多元醇酯类非离子表面活性剂选Span系列表面活性剂之一；所述季铵盐类阳离子表面活性剂选碳链长度12～16的烷基三甲基溴化铵或烷基三甲基氯化铵；所述Gemini型阳离子表面活性剂选12-S-12或16-S-16，其中S＝2，4，6；所述Bola型阳离子表面活性剂选双季铵盐型Bola表面活性剂。
4.如权利要求3所述带正电石蜡纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述Tween系列表面活性剂是Tween20、Tween40、Tween60、Tween65、Tween80之一；所述Span系列表面活性剂是Span20、Span40、Span60、Span65、Span80之一；所述烷基三甲基溴化铵是DTAB、TTAB、CTAB之一；所述烷基三甲基氯化铵是DTAC、TTAC之一；所述12-S-12选12-2-12、12-4-12之一；所述16-S-16选16-2-16；所述双季铵盐型Bola表面活性剂选Br-(CH3)3N+(CH2)12N+(CH3)3Br-、Br-(CH3)3N+(CH2)22N+(CH3)3Br-、Br-(CH3)3N+(CH2)10OphCH＝NphO(CH2)10N+(CH3)3Br-之一。
5.如权利要求1所述带正电石蜡纳米乳液的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述乳化温度为75～85℃；所述保持温度并继续搅拌乳化的时间为35～50min。
6.如权利要求1所述带正电石蜡纳米乳液的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述阳离子表面活性剂与石蜡纳米乳液混合搅拌时间为60～70min。
7.权利要求1所述方法制备的带正电石蜡纳米乳液，其特征在于，以100重量份计，组分为：液体石蜡30-60份，非离子型表面活性剂6-12份，阳离子型表面活性剂0.1-2份，余量为水；平均粒径是100nm～400nm，液滴zeta电势为+1～+90mv。
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