Study on the Relationship between Interfacial Elasticity of Oil/Aqueos Solution and Emulsion Stability 于軍勝 張嘉云 張金花 袁金鎖 唐季安* 江龍 乳狀液是一種應用十分廣泛的分散體系，而界面膜的機械強度（即膜彈性）是影響乳狀液穩(wěn)定性的決定性因素之一。在生產實際中，如三次采油，常利用表面活性劑與水溶性高分子聚合物的協(xié)同作用以提高其效能[1] .本文用自行設計組裝的界面粘彈儀，研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和表面活性劑的水溶液與正十二烷形成的油/水界面的膜彈性,從Gibbs-Marangoni效應[2]的角度對該乳狀液的穩(wěn)定性作了初步探討。 1.4 乳狀液穩(wěn)定性的測量
（Laboratory of Colloid and Interfacial Science, Institute of Photographic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101）
KeywordsOil/water interface, Elasticity, Emulsion, Stability
關鍵詞
（中國科學院感光化學研究所膠體與界面科學開放實驗室 北京 100101）
取1:1體積比的表面活性劑溶液與油相混合，振蕩5min，然后靜置觀察乳狀液的分相情況，以析出的油相體積占加入油相總體積的百分數(shù)作為衡量乳狀液穩(wěn)定性的尺度。
2 結果與討論
在界面流變中有兩種可能的形變：剪切和膨脹，有實驗表明[3]，對于同一單分子層而言，膨脹的界面性質要比相應的切變性質高出幾個數(shù)量級。因此，膨脹性質是流體力學和界面科學的一個重要參數(shù)。膜天平可用來表征各種具有表面活性物質的膜性質，但是，迄今為止對于可溶性膜性質的研究報導很少[4]。
圖2是三種帶不同電荷的表面活性劑隨著HPAM的增加，對油/水界面膜的彈性的影響。實驗結果表明，加入HPAM后的三種不同類型表面活性劑水溶液與油形成的界面膜彈性都有所提高，而純的HPAM水溶液的ds/dA近似為零（圖中未示出），即膜彈性幾乎為零。由于膜彈性的增強意味著膜分子間作用力增大[5]，因此說明HPAM加入到表面活性劑溶液后，在油/水界面上，不僅表面活性劑分子間的相互作用力增強，而且伴隨有HPAM與表面活性劑分子的相互作用。 圖2 表面活性劑（10-4M）在C12/H2O界面的膜彈性與HPAM濃度的關系
從圖2看出，膜彈性依次是具有非離子表面活性劑TX-100強，陰離子表面活性劑SDS次之，陽離子表面活性劑CTAB較弱。油/水界面膜彈性越強，界面膜的自修復能力也就越強，那么從宏觀上看，油/水乳狀液的穩(wěn)定性就應該提高。圖3的曲線正是HPAM增加時，三種不同的表面活性劑所形成的乳狀液穩(wěn)定性的影響，很明顯，乳狀液的穩(wěn)定性依次也是具有非離子表面活性劑TX-100強，陰離子表面活性劑SDS次之，陽離子表面活性劑CTAB較弱。由此看出，兩組不同的實驗是互相印證的。
圖3表明，三種不同的表面活性劑隨著HPAM的增加界面張力的變化，圖中圖表示的是單一的HPAM的界面張力隨其濃度的變化。實驗結果表明，單一的HPAM的界面張力終降低至46mN/m，但加入三種不同的表面活性劑之后，界面張力進一步降低，這種現(xiàn)象說明，HPAM與表面活性劑分子之間存在超加合的作用。
圖3 HPAM濃度對表面活性劑形成的乳狀液穩(wěn)定性的影響
綜上所述，油/水乳狀液的穩(wěn)定性之所以能形成，就是由于體系中存在著這種超加合的作用，而使油/水乳狀液趨于穩(wěn)定的是界面膜的彈性。
3 參考文獻
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[5] Blank M, Lucassen J,Tempel M V D, The elasticities of spread monolayers of bovine serum albumin and of ovalbumin, J.Colloid Interface Sci., 1970, 33:94-100
 | 界面粘彈儀如圖1所示。將HPAM和表面活性劑溶液的水相和正十二烷油相分別注入槽中，靜置30min，然后使在界面上的二個障片衡速分離，用Wilhelmy鉑片吊片法測定界面張力與面積的變化，進而求得界面膜的彈性。 利用LB膜天平測定表（界）面膜的動態(tài)表（界）面張力及面積，由公式[2] E=Ads/dA=-ds/dlnA 可求得膜彈性模量E，其中s為表（界）面張力值，A為膜面積，dA為膜面積增量，該參數(shù)是對表面張力梯度產生的阻力的量度，也是體系在任其自然時表面張力梯度消失速度的量度。膜彈性越高，膜的機械強度越大，其自修復能力也就越強。 |
| 1--油水界面Langmuir槽；2a－油層、2b－水層；3－雙向滑障；4－Wilhelmy 吊片界面張力儀 圖1 基于油水界面Langmuir槽法的界面粘彈儀 |
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