Pickering乳液作為一種用固體顆粒充當(dāng)乳化劑穩(wěn)定的新型乳液,比用表面活性劑作乳化劑穩(wěn)定的傳統(tǒng)乳液更加穩(wěn)定、環(huán)保。而以Pickering乳液作為模板來制備復(fù)合材料、多孔結(jié)構(gòu)或者中空微球等也都具有非常重要的研究和應(yīng)用價(jià)值,因此,近年來關(guān)于以各種固體微粒穩(wěn)定的Pickering乳液的研究也層出不窮。本文以四氧化三鐵(Fe_3O_4)納米粒子作為乳化劑來制備Pickering乳液。為了探討不同的Fe_3O_4納米粒子穩(wěn)定乳液的能力,將從以下兩個(gè)方面進(jìn)行討論:實(shí)驗(yàn)的第一部分首先通過共沉淀法和溶劑熱法分別制備了直徑大小為幾十納米和二百多納米的四氧化三鐵磁性納米粒子,然后再和不同極性的油相相互作用制備Pickering乳液,對比分析它們各自在未經(jīng)修飾時(shí)穩(wěn)定乳液的能力和效果,最后通過染色法對每種粒子穩(wěn)定的Pickering乳液類型進(jìn)行判斷。實(shí)驗(yàn)的第二部分則選取之前未修飾時(shí)乳化效果最好的粒子,以其為原料,分別通過非共價(jià)修飾和共價(jià)修飾兩種手段對粒子表面進(jìn)行改性修飾,得到幾種不同修飾程度的四氧化三鐵磁性納米粒子,之后再與不同極性的油相相互作用制備Pickering乳液,對比分析不同修飾的粒子穩(wěn)定Pickering乳液的能力以及修飾前后粒子乳化能力的變化。在共價(jià)修飾時(shí)由于接枝的聚合物具有一定的氣體響應(yīng)能力,所以又對氣體刺激前后乳液的變化進(jìn)行了對比研究。最后同樣對不同修飾的粒子穩(wěn)定的乳液類型進(jìn)行了判斷。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1;O648.23
【部分圖文】：

來源廣泛。正因如此，Pickering 乳液在日化、催化、食品以及生物醫(yī)藥領(lǐng)域等都有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，并且為多孔材料、Janus 粒子、核—?dú)そY(jié)構(gòu)材料、膠囊以及無機(jī)—有機(jī)復(fù)合材料的合成制備提供了便捷的模板。固體顆粒和表面活性劑在乳液中都起著乳化和穩(wěn)定的作用，他們有相似之處，同時(shí)也各有不同，如圖 1.1 所示[6]以水包油型乳液為例的兩種乳液的示意圖。表面活性劑是雙親性分子，一端是親水基，一端是憎水基，穩(wěn)定乳液時(shí)，評價(jià)其乳化性能的參數(shù)指標(biāo)是親水親油平衡值（Hydrophile-Lipophile Balance Number，即 HLB 值）。因?yàn)楸砻婊钚詣┳魅榛瘎⿻r(shí)在水油界面是定向排列的，所以 HLB 值要適中，太大或者太小均不利于乳液的穩(wěn)定；而固體顆粒一般都具有單一的親疏水性，評價(jià)其穩(wěn)定乳液能力的參數(shù)是三相接觸角。三相接觸角也要適中，粒子太小、太親水或者粒子太大、太疏水都不利于粒子穩(wěn)定于水油界面上[7]。不過，也有像 Janus 粒子[8,9]那樣雙親的顆粒，Janus 粒子即雙面粒子是指一類各向異性的、兩個(gè)不同方向的表面具有不同物理或化學(xué)性質(zhì)的微粒。[10]由于其一部分親水，一部分親油，這樣的顆粒更利于制備穩(wěn)定的乳液。

機(jī)械阻隔機(jī)理又稱顆粒界面膜理論，該理論認(rèn)為固體顆粒在乳液液滴表面緊密排列，一方面相當(dāng)于在水油界面處形成了單層或者多層致密的膜，空間上阻隔了乳液液滴之間的碰撞聚并；另一方面吸附在界面處的顆粒之間的靜電斥力作用也阻礙了乳液液滴之間碰撞合并。顆粒與其形成的界面膜共同作用，起到穩(wěn)定乳液的作用。Binks 等[16用光學(xué)顯微鏡觀察環(huán)己烷包水的乳液，發(fā)現(xiàn)作為乳化劑的聚苯乙烯納米球在乳液液滴表面呈六方緊密堆積，形成一層致密的界面膜。S.Tarimala 等[17]通過激光共聚焦掃描顯微鏡觀察帶有熒光性能的聚苯乙烯微球穩(wěn)定的水包硅油乳液，清晰地看到在乳液液滴表面呈六方緊密堆積的微球。而固體顆粒之所以能在水油界面穩(wěn)定排列則取決于顆粒的潤濕性[18]，Pickering 乳液中的固體顆粒的潤濕性一般通過其三相接觸角θ來表示[19]，如圖 1.2 所示。當(dāng)固體顆粒較親水時(shí)，即接觸角θ<90°，則趨向于形成水包油型（O/W）乳液；當(dāng)固體顆粒較疏水時(shí)，及接觸角θ>90°，則趨向于形成油包水型（W/O）乳液；當(dāng)固體顆粒的接觸角θ=90°時(shí)，則顆粒的親油親水性相同，較易發(fā)生相反轉(zhuǎn)[20]。

氧化石墨烯能更好地吸附在水油界面處，從而得到穩(wěn)定乳液。此外，水油比也極大地影響著乳液的類型和穩(wěn)定性。改變?nèi)橐旱乃捅�，可能�?huì)使乳液發(fā)生相反轉(zhuǎn)。相反轉(zhuǎn)[34是指對于相對穩(wěn)定的 Pickering 乳液，保持其他條件不變，不斷增加乳液內(nèi)相的比例，直到某一臨界值時(shí)乳液就會(huì)從水包油（或油包水）型轉(zhuǎn)為油包水（或水包油）型。而且由固體顆粒穩(wěn)定的乳液具有在相轉(zhuǎn)變點(diǎn)附近時(shí)的水油比時(shí)所得到的乳液最穩(wěn)定，液滴尺寸也最小。相反轉(zhuǎn)除了受水油比的影響，還受充當(dāng)乳化劑的固體顆粒的性質(zhì)影響。由 Bancrof規(guī)則[35]可知，在水油比一定時(shí)，乳液類型由固體顆粒決定，固體顆粒更易分散的一相為連續(xù)相，即前面討論過的親水的粒子容易形成水包油（O/W）型乳液，親油的粒子容易形成油包水（W/O）型乳液。根據(jù) Ostwald 規(guī)則[36]，乳液類型受水油比的影響，體積分?jǐn)?shù)大的一相較易成為連續(xù)相。而 Winsor[37]又將不同的乳液類型分成三個(gè)區(qū)，即 WinsoI、Winsor II、Winsor III，Winsor I 區(qū)是水包油乳液和多余油相共存區(qū)，Winsor II 是油包水乳液和多余水相共存區(qū)，Winsor III 是水、油、雙連續(xù)相三相共存區(qū)。
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本文編號：2870018