一種耐高溫納米乳液及其低能耗制備方法
【專利摘要】一種耐高溫納米乳液及其低能耗制備方法，該耐高溫納米乳液以100重量份計(jì)，包括油相10-40份，非離子型表面活性劑2-30份，離子型表面活性劑0.01-5份，余量為水；將油相與非離子型表面活性劑混合，作為表面活性劑的油溶液，加熱并攪拌；同時(shí)將水另行加熱；此時(shí)或者將離子型表面活性劑加入表面活性劑的油溶液中，或者將離子型表面活性劑加入水中，或者將離子型表面活性劑待用；將水加入表面活性劑的油溶液中，乳化后停止攪拌并自然冷卻至室溫，即得到耐高溫納米乳液。上述方法操作簡(jiǎn)單，不僅可以在不影響納米乳液液滴大小的前提下調(diào)控正電納米乳液的帶電量，還可以調(diào)控負(fù)電納米乳液的帶電量，使納米乳液具有耐高溫特性。
【專利說(shuō)明】一種耐高溫納米乳液及其低能耗制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種乳液及其制備方法，尤其涉及一種耐高溫的納米乳液及其低能制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米乳液是液滴直徑為納米級(jí)的乳液，當(dāng)粒徑小于IOOnm時(shí)，乳液外觀通常為透明或半透明的液體，能夠在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生分層或絮凝。正是由于這些性質(zhì)，納米乳液的研究受到了廣泛關(guān)注，并逐漸應(yīng)用于藥物、化妝品、食品等領(lǐng)域。
[0003]由于納米乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，不能自發(fā)形成，因此在制備過(guò)程中需要能量的輸入，根據(jù)輸入能量的大小，可以將納米乳液的制備方法分為高能法和低能法兩類。高能法可用于制備各種類型的表面活性劑穩(wěn)定的納米乳液，但需要消耗大量的能量，和相對(duì)昂貴的儀器設(shè)備；而低能法雖然耗能低，乳化設(shè)備價(jià)格低廉，但大多選用非離子型表面活性劑作為乳化劑。隨著溫度的升高，這類表面活性劑的親水性降低，親油性增強(qiáng)。將非離子型表面活性劑穩(wěn)定的乳液在較高溫度下放置時(shí)，油水界面的自發(fā)曲率發(fā)生明顯改變，液滴結(jié)構(gòu)被破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)殡p連續(xù)結(jié)構(gòu)或發(fā)生相反轉(zhuǎn)，所以這類乳液不具備耐高溫性質(zhì)，需要在低溫下保存才能保持穩(wěn)定。環(huán)境溫度越高，乳液的穩(wěn)定性越低。當(dāng)納米乳液具備耐高溫性質(zhì)時(shí)，可以在更寬的溫度范圍下保存和應(yīng)用，有特殊的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，因此用低能法制備耐高溫納米乳液具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]CN101168686公開(kāi)的《一種帶正電石蠟納米乳液及其制備方法》實(shí)際上是“兩步法”，先制備出非離子型表面活性劑穩(wěn)定的納米乳液，再加入陽(yáng)離子型表面活性劑得到帶正電的納米乳液。CN101721930A公開(kāi)的《一種正電納米乳液的低能制備方法》實(shí)際上是“一步法”，在制備乳液前將所有組分同時(shí)混合再進(jìn)行乳化，簡(jiǎn)化了操作步驟。但是，上述兩種方法都只針對(duì)陽(yáng)離子型表面活性劑和非離子表面活性劑的混合體系開(kāi)展研究，得到了較高帶電量的正電納米乳液，但不能提高負(fù)電納米乳液的帶電量；另外，《一種正電納米乳液的低能制備方法》在制備正電納米乳液時(shí)加入的無(wú)機(jī)鹽降低了體系的相轉(zhuǎn)變溫度，得到的納米乳液需要在更低的溫度下放置才能保持穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有納米乳液制備技術(shù)存在的不足，提供一種具有液滴直徑小、粒徑分布窄、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的耐高溫納米乳液，同時(shí)提供一種該耐高溫納米乳液的低能耗制備方法，該方法簡(jiǎn)單易操作，節(jié)約能量，降低成本，可以方便的調(diào)控乳液液滴的帶電性質(zhì)。
[0006]本發(fā)明的耐高溫納米乳液，以100重量份計(jì)，包括如下組分:油相10-40份，非離子型表面活性劑2-30份，離子型表面活性劑0.01-5份，余量為水，乳液液滴的平均粒徑是40nm-500nm，液滴zeta電勢(shì)為-80mV_+80mV，在70°C恒溫箱中放置I周或在110°C恒溫16小時(shí)，乳液仍保持穩(wěn)定，外觀和粒徑均不發(fā)生改變。
[0007]上述耐高溫納米乳液的低能耗制備方法，是:[0008]以100重量份計(jì)，稱取油相10-40份，非離子型表面活性劑2-30份，離子型表面活性劑0.01-5份，余量為水；將油相與非離子型表面活性劑混合，作為表面活性劑的油溶液，加熱至30-90°C，并以200-1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌；同時(shí)將水另行加熱至30_90°C ;此時(shí)或者將離子型表面活性劑加入表面活性劑的油溶液中，或者將離子型表面活性劑加入水中，或者將離子型表面活性劑待用(不加入表面活性劑的油溶液中或水中)；保持?jǐn)嚢杷俾?00-1000轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為30-90°C，將水加入表面活性劑的油溶液中，乳化5_50分鐘，停止攪拌并自然冷卻至室溫，再加入待用的離子型表面活性劑，攪拌均勻，即得到耐高溫納米乳液。
[0009]其中，所述油相為直鏈烷烴(固體石蠟、液體石蠟、礦物油、白油等)或支鏈烷烴或直鏈烷烴與支鏈烷烴任意比例的組合；所述非離子型表面活性劑為聚氧乙烯醚類非離子型表面活性劑或多元醇酯類非離子型表面活性劑或聚氧乙烯類非離子型表面活性劑或三者任意比例的組合；所述離子型表面活性劑為季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑或烷基硫酸鹽陰離子型表面活性劑。
[0010]所述聚氧乙烯醚類非離子型表面活性劑為T(mén)ween系列表面活性劑之一；所述多元醇酯類非離子型表面活性劑為Span系列表面活性劑之一；所述聚氧乙烯類非離子型表面活性劑為Brij系列表面活性劑之一；所述季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑為碳鏈長(zhǎng)度12-18的烷基三甲基溴化銨、烷基三甲基氯化銨、雙烷基二甲基溴化銨或雙烷基二甲基氯化銨；所述烷基硫酸鹽陰離子型表面活性劑為碳鏈長(zhǎng)度12-18的烷基硫酸鈉鹽。
[0011]進(jìn)一步的，所述Tween 系列表面活性劑是 Tween20、Tween40、Tween60、Tween65或 Tween80 ;所述 Span 系列表面活性劑是 Span20、Span40、Span60、Span65、Span80 或Span85 ;所述 Brij 系列表面活性劑是 Bri j30、Bri j35、Bri j52、Brij56 或 Bri j97 ;所述烷基三甲基溴化銨是DTAB、TTAB, CTAB, STAB ;所述烷基三甲基氯化銨是DTAC、TTAC, CTAC,STAC ;所述雙烷基二 甲基溴化銨是(C12H25) 2 (CH3) 2NBr、(C14H29) 2 (CH3) 2NBr、(C16H33) 2 (CH3) 2NBr或(C18H37)2(CH3)2NBr ;所述雙烷基二 甲基氯化銨是(C12H25)2(CH3)2NCl' (C14H29)2(CH3)2NCl,(C16H33)2 (CH3)2NCl 或(C18H37)2 (CH3)2NCl ;所述烷基硫酸鹽為 SDS、STS、SHS 或 S0S。
[0012]利用本發(fā)明方法制備的耐高溫納米乳液，粒徑較小時(shí)外觀為透明或半透明的淡藍(lán)色，粒徑較大時(shí)外觀為泛藍(lán)光的乳白色，粒徑分布窄，多分散系數(shù)大多小于0.2，液滴的平均粒徑為40nm-500nm，zeta電勢(shì)的可調(diào)控范圍為_(kāi)80mV-+80mV，具有良好的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，穩(wěn)定性特點(diǎn)如下:
[0013](I)放置穩(wěn)定性:室溫下放置5個(gè)月外觀和粒徑均未發(fā)生變化；
[0014](2)機(jī)械穩(wěn)定性:3000rpm (轉(zhuǎn)/分鐘)轉(zhuǎn)速下，離心30分鐘后乳液不分層；
[0015](3)凍融穩(wěn)定性:放置在-15°C下冷凍1-2小時(shí)后解凍，外觀和粒徑無(wú)變化；
[0016](4)耐高溫穩(wěn)定性:在70°C恒溫放置I周，或在110°C恒溫16小時(shí)，乳液外觀和粒徑均未發(fā)生改變。
[0017]本發(fā)明涉及的制備耐高溫納米乳液的乳化方法操作簡(jiǎn)單，儀器設(shè)備價(jià)格低廉，且能節(jié)約能量的消耗，降低成本，能方便的調(diào)控乳液滴的大小和帶電性質(zhì)，符合環(huán)保及各項(xiàng)工業(yè)要求。不僅可以在不影響納米乳液液滴大小的前提下調(diào)控正電納米乳液的帶電量，還可以調(diào)控負(fù)電納米乳液的帶電量；另外，通過(guò)改變低能乳化方法，使納米乳液具有耐高溫特性。從而實(shí)現(xiàn)了制備理想的粒徑可控、電荷可調(diào)且耐高溫的納米乳液?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1含有不同濃度CTAB的納米乳液在70°C下密封放置I周后的外觀變化圖。
[0019]圖2納米乳液粒徑和zeta電勢(shì)隨CTAB濃度的變化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]制備平均粒徑在40_60nm、zeta電勢(shì)為-40mV-+40mV的耐高溫正電納米乳液，以100重量份計(jì)，稱取以下組分:液體石蠟10份，非離子型表面活性劑10份(5.6份TWeen20和4.4份Span20組合)，陽(yáng)離子型表面活性劑CTAB0.2份，水79.8份。
[0022]將0.2份CTAB、5.6份Tween20、4.4份Span20和10份液體石蠟混合制得表面活性劑的油溶液，在轉(zhuǎn)速為400rpm的攪拌下加熱至80°C ;將水在另一反應(yīng)器中加熱至80°C，在IOmin (分鐘)內(nèi)將水滴加至表面活性劑的油溶液中，停止攪拌并將反應(yīng)器從水浴中轉(zhuǎn)移至室溫下冷卻，即得到耐高溫正電納米乳液。
[0023]考察制備的耐高溫正電納米乳液放置穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性和耐高溫穩(wěn)定性、粒徑分布和zeta電勢(shì)，結(jié)果如下表所示。
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫納米乳液，其特征是:以100重量份計(jì)，包括如下組分:油相10-40份，非離子型表面活性劑2-30份，離子型表面活性劑0.01-5份，余量為水，乳液液滴的平均粒徑是 40nm-500nm,液滴 zeta 電勢(shì)為-80mV_+80mV。
2.如權(quán)利要求1所述的耐高溫納米乳液，其特征是:所述油相為直鏈烷烴或支鏈烷烴或直鏈烷烴與支鏈烷烴任意比例的組合；所述非離子型表面活性劑為聚氧乙烯醚類非離子型表面活性劑或多元醇酯類非離子型表面活性劑或聚氧乙烯類非離子型表面活性劑或三者任意比例的組合；所述離子型表面活性劑為季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑或烷基硫酸鹽陰離子型表面活性劑。
3.如權(quán)利要求2所述的耐高溫納米乳液，其特征是:所述聚氧乙烯醚類非離子型表面活性劑選Tween系列表面活性劑之一；所述多元醇酯類非離子型表面活性劑選Span系列表面活性劑之一；所述聚氧乙烯類非離子型表面活性劑選Brij系列表面活性劑之一；所述季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑選碳鏈長(zhǎng)度12-18的烷基三甲基溴化銨、烷基三甲基氯化銨、雙烷基二甲基溴化銨或雙烷基二甲基氯化銨；所述烷基硫酸鹽陰離子型表面活性劑選碳鏈長(zhǎng)度12-18的烷基硫酸鈉鹽。
4.如權(quán)利要求3所述的耐高溫納米乳液，其特征是:所述Tween系列表面活性劑是Tween20> Tween40、Tween60、Tween65 或 Tween80 ;所述 Span 系列表面活性劑是 Span20、Span40、Span60、Span65、Span80 或 Span85 ;所述 Brij 系列表面活性劑是 Bri j30、Bri j35、Bri j52、Brij56或Bri j97 ;所述烷基三甲基溴化銨是DTAB、TTAB, CTAB或STAB ;所述烷基三甲基氯化銨是DTAC、TTAC、CTAC或STAC ;所述雙烷基二甲基溴化銨是(C12H25)2(CH3)2NBn(C14H29)2 (CH3)2NBr、(C16H33)2(CH3)2NBr 或(C18H37)2 (CH3)2NBr ;所述雙烷基二 甲基氯化銨是(C12H25)2(CH3)2NCl, (C14H29)2(CH3)2NCl, (C16H33) 2 (CH3) 2NC1 或(C18H37)2(CH3)2NCl ;所述烷基硫酸鹽為 SDS、STS、SHS 或 SOS。
5.一種權(quán)利要求1所述耐高溫納米乳液的低能耗制備方法，其特征是: 以100重量份計(jì)，稱取油相10-40份，非離子型表面活性劑2-30份，離子型表面活性劑.0.01-5份，余量為水；將油相與非離子型表面活性劑混合，作為表面活性劑的油溶液，加熱至30-90°C，并以200-1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌；同時(shí)將水另行加熱至30_90°C ;此時(shí)或者將離子型表面活性劑加入表面活性劑的油溶液中，或者將離子型表面活性劑加入水中，或者將離子型表面活性劑待用；保持?jǐn)嚢杷俾?00-1000轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為30-90°C，將水加入表面活性劑的油溶液中，乳化5-50分鐘，停止攪拌并自然冷卻至室溫，再加入待用的離子型表面活性劑，攪拌均勻，即得到耐高溫納米乳液。
【文檔編號(hào)】B01F3/08GK103506022SQ201310476302
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】孫德軍, 于麗杰, 郝京誠(chéng), 童坤 申請(qǐng)人:山東大學(xué)