乳化

乳化(emulsification)是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。乳化是液-液界面现象，两种不相溶的液体，如油与水，在容器中分成两层，密度小的油在上层，密度大的水在下层。若加入适当的表面活性剂在强烈的搅拌下，油被分散在水中，形成乳状液，该过程叫乳化。

在自然界中，水和油是两种不相溶的物质。为了使水分散到油中，通常使用乳化剂使不相溶的油水两相乳化形成稳定的乳化液。乳化剂作为油水界面的表面活性剂在乳化过程中起着极为重要的作用。根据乳化机理选择合适的乳化剂对形成性质稳定、经济可靠、环保安全的乳化液具有重大的意义。

形成乳化液所使用的乳化剂绝大多数都是表面活性剂，由亲水基和疏水基两部分组成，它们能在相互排斥的油水界面形成分子薄膜从而降低其表面张力。如按活性基团的离子类型进行分类，这种表面活性剂可以分为非离子型、阳离子型、阴离子型、两性离子型。

这四种类型的表面活性剂从结构上来讲有一个共同的基本特点，即它是一种两性物质。以阴离子表面活性剂脂肪酸钠为例，其一端是由碳氢长链等组成的非极性憎水基团溶于油中;另一端是极性亲水基团溶于水中，如下图所示。

在上述过程中，由于表面活性剂的存在使得非极性憎水型油滴变成了带负电荷的胶粒，并因此获得了更大的表面积具有了更大的表面能。由于极性和表面能的作用，带负电的油滴胶核吸附水中的反离子或极性水分子形成胶体双电层则进一步阻止了油滴间的相互碰撞，使油滴能长期稳定地存在于水中。

乳化剂是指能够使乳浊液稳定的表面活性剂。因此，在油水体系中加入乳化剂后，水和油就能相互混合，形成完全分散的乳浊液。乳化剂不仅仅能够提高乳浊液的稳定性，还能够决定乳浊液的类型。

乳化剂的亲水性和亲油性一般是不平衡的，它们适用的场合也有所差异，如果乳化剂分子的亲水基比亲油基大而强，属于亲水性的乳化剂，易形成水包油(O/W)型乳浊液;相反，如果乳化剂分子的亲油基团比亲水基大而强，它则属于亲油性的乳化剂，易形成油包水(W/O)型乳浊液。一般的，亲水性强的乳化剂适用于O/W型乳浊液，亲油性强的乳化剂适用于W/O型乳浊液。

一般可用“亲水亲油平衡值”(即HLB)来表示其乳化能力的差别。若HLB愈大，则亲水作用愈大，即可稳定水包油型乳化体;反之，HLB愈小，则亲油作用愈大，即可稳定油包水型乳化体。

乳化剂根据其结构和性质都不相同，乳化剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型;根据其来源可分为天然乳化剂和合成乳化剂;按照作用类型可以分为表面活性剂、黏度增强剂和固体吸附剂;按其亲油亲水性可分为亲油型和亲水型。

目前选择乳化剂最有效而简便的方法是HLB值法。

HLB值是Griffin于1949提出的，用以指示乳化剂与油、水的亲和性，其值介于0到20(后发展为40)，越小表示亲油性越强，越大则亲水性越强，大于10可认为亲水。每种乳化剂都有一个基本固定不变的HLB值，同时，每个分散体系都有一个HLB的需求值，称RHLB。

当乳化剂HLB等于RHLB时乳化效果最好，偏离时乳化效果减弱。RHLB只与分散体系的成份相关，与分散体系的浓度及乳化剂浓度均无关。研究表明，油包水乳液体系的RHLB常在3～5之间，水包油乳液体系的RHLB则在8～18之间。这说明稳定的乳液中，乳化剂应易溶于连续相。

测量体系的RHLB，要求不高时可通过理论计算，计算的方法有多种，如分子结构式法、结构因子法、结构参数法、极性指数法等。或以简单的铺展法测量，配制一系列HLB由高到低的水溶液，将油滴在水面。HLB较高时，油滴可以完全铺展开，HLB降低后铺展越来越困难。当油滴恰不铺展而结作一滴时，即得RHLB。此法简便，但较为粗糙。也可用精确的实验方法测量，如乳化法、浊点法、CMC法、分配系数法、水合热法、NMR法、色谱法等。

最常用的是乳化法，即实测不同HLB下乳液的稳定性，以得出RHLB。当RHLB可估计时，选取两种HLB值分别大于和小于RHLB乳化剂，以不同比例配制一系列不同HLB值的复合乳化剂。RHLB不可估计时，可选用Span80(HLB4.3)和SDBS(HLB40)进行复合。用一系列不同HLB的复合乳化剂去制备乳液。观察这些乳液的团聚、沉淀、浮渣等不稳定现象，记录稳定天数，关联HLB及稳定天数，即可得到一个较适宜的RHLB。观察也可缩小HLB区间再进行复合，反复2至3次，即可得到较精准的RHLB。

为了尽快得到比较的结果，可相对差化乳化条件，例如减少乳化剂用量、减少乳化时间等，使乳液稳定性同步下降以缩短观察时间。也可对乳液进行定时、多次的离心转动，并逐次增加转速，观察不稳定现象，记录稳定转速。关联稳定转速与HLB，也可以得到合适的RHLB。

RHLB法虽然应用简便，但是无法估计乳化剂的用量及预示乳液的稳定性，因此选择乳化剂时并非单纯的以RHLB决定一切。多种HLB值相同的乳化剂，其乳化效果并不一定也相同，还应进行比较优化。此外，还应根据待分散物质的具体性质来选择乳化剂，乳化剂不能破坏分散相的理化性质。如对于某些生物制剂，离子型乳化剂会导致微生物的死亡，就应选择非离子型乳化剂。还要考虑乳液产品的用途，避免使用与下游产业的应用条件不兼容的乳化剂。

一千年以前人们对油水乳化现象就有所认知，直到近代工业兴起，乳化剂的应用才得到了进一步发展。工业加工技术日益成熟的今天，乳化剂在生活、生产中已无处不在，广泛地应用在食品、材料合成、养殖、日化等行业，并有着广阔的前景。

1、乳化技术在食品行业的应用

乳化剂食品行业中常用作食品添加剂。它一方面在原料混合、融合等加工过程中起乳化、分散、润滑和稳定作用，另一方面起着提高食品品质和稳定性的作用。乳化剂用于面包制造主要是维持面包松软的口感，防止淀粉老化，在此过程中乳化剂与淀粉的相互作用及效果受到淀粉类型和乳化剂链长、结构、晶型及水分、温度等因素的影响。

乳化剂用于冷食品制造主要是提高产品的膨胀率，对其研究主要集中在提高浆料的乳化效果上，通常复合乳化剂乳化效果优于单一的乳化剂。

乳化剂用于乳制品加工主要是制作人造奶油，在此过程中单一乳化剂较难满足晶体稳定性要求，采用复合乳化剂还能解决全牛油基人造奶油的起砂问题。

2、乳化技术在材料合成行业的应用

乳化剂在材料合成行业的应用主要是利用它进行乳液聚合合成涂料、粘合剂等产品。寻找性能稳定、价格低廉的高效乳液聚合剂是该行业乳化剂的研究发展方向。

在粘合剂的合成中，聚丙烯酸酯粘合剂的广泛应用就是由于丙烯酸酯类乳液粘合剂的聚合必须在低分子量表面活性剂的条件下使聚合物分散在水中，从而造成了一部分游离乳化剂残留在聚合物中，降低了乳液粘合剂在基材表面的附着力。为了解决此问题并有效防止成膜后乳化剂的迁移，能够提高涂膜的耐水性和附着力的可聚合乳化剂得到了进一步研究。

在材料合成中，环保型反应性乳化剂作为传统乳化剂的替代品得到进一步应用，例如乳化剂SR-10不仅乳化能力强、环保性能优良、符合各种物性要求并具有较低的起泡性等优点。

3、乳化技术在养殖行业的应用

乳化剂在养殖行业主要用于养殖饲料的改性。

在畜禽水产养殖中，为了加快动物的生长速度、提高动物的生产性能、降低料肉比，在饲料中普遍使用乳化油脂。这样一来，消化高比例的油脂所需要的胆汁酸盐量超过了畜禽体内的分泌量，造成饲料不消化及脂肪在肝脏的积累。

为此，选择适合的饲料乳化剂成为乳化剂在养殖行业应用中的关键。目前在畜禽水产养殖中使用较多的是离子型的胆汁酸盐类和卵磷脂类乳化剂，这类乳化剂主要功能是保肝利胆、调节肉质，但其乳化效果并不理想。

非离子型饲料乳化剂能取得更高的乳化性，如单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯等。同时，能够加速油脂裂解的脂肪酸酶作为添加剂加入到饲料乳化剂中的应用也逐渐增多。

4、乳化技术在日化行业的应用

在日化行业中乳化剂被广泛应用在洗护产品及化妆品中。使用到的乳化剂包括天然表面活性剂和人工合成表面活性剂两种。

前者来自动植物体，为较复杂的高分子有机物，通常具有较高的黏度，易于乳化稳定且无刺激、无毒副作用，如卵脂酸、胆甾醇、羊毛脂、茶皂素等。后者通常为固体颗粒乳化剂，在分散相液滴表面形成一层薄膜阻止液滴之间的聚集而制得稳定的油/水分散相，主要用作无化学乳化剂的抗过敏配方及防晒产品配方化妆品的添加剂。

由于固体颗粒具有超细的粒径(小于200nm)，因此具有很好的皮肤耐受性，相对于传统的表面活性剂而言刺激性大大降低。此外，由于固体颗粒乳化体系的稳定性不受油脂性质的影响，护肤产品可以更宽范围地选择油脂以制备出性能更佳、更稳定的产品。

5、乳化技术在其他行业的应用

在军事工业中乳化剂常被添加到炸药中制作乳化炸弹。通常由不溶于水的碳氢燃料作为连续相，以过饱和硝酸铵盐水溶液作为分散相，通过乳化剂的乳化作用，硝酸铵盐水溶液以极小的液滴分散在碳氢燃料中形成一种油包水特殊乳胶体系。由于乳化炸药是热力学高度不稳定体系和不可逆体系，乳化剂的作用在于大幅度降低油水界面张力，在界面形成界面膜使内相的硝酸铵液滴难以聚结，从而提高乳化炸药的稳定性。

在矿石浮选中乳化剂用于煤泥、金属矿、非金属矿的浮选中对浮选剂进行改进。由于在浮选过程中，浮选剂的乳化分散程度对其使用效率及浮选效果有着重要的影响，因此乳化剂的加入有助于提高浮选机的捕集性能，大大降低浮选剂的消耗量。

将乳化剂添加到水、甲醇和柴油的混合体系中制得的微乳化柴油和普通柴油相比，具有更好的燃烧性能、更低的能耗、更少的污染。将具有一定乳化能力的生物柴油添加到石化柴油中不仅可以促进可再生能源行业的发展、降低排放、提高燃油的环保性能，还有利于燃油的乳化，提高燃烧率，降低能耗。

乳化蜡是包括石油蜡在内的各种蜡均匀地分散在水中，借助乳化剂的定向吸附作用，在机械外力作用下制成的一种含蜡含水的均匀流体。乳化蜡外观为灰白色均质半透明液体，抗...[查看全部]

乳化作用是将一种液体分散到第二种不相溶的液体中去的过程.最大一类的乳化剂是肥皂，去污粉和其他化合物，其基本构造系末端是极性基团的烷烃链.在人体中胆汁可以乳化脂肪形成较小的脂肪微粒。

乳化剂是表面活性剂的一种，其在化学结构上一般都南极性基团和非极性基团两部分构成，如下图所示。

乳化剂结构上极性基团具有亲水性质，易溶于水，故谓亲水基，非极性基团具有亲油性质，易溶于油，故谓亲油基。在油一水两相体系中加入乳化剂后，亲水基和亲油基分别和水、油结合，降低了两相界面的表面张力。

根据吉布斯吸附定理，乳化剂需在相界面上形成界面膜，降低表面张力。界面膜有一定强度，可以阻止由于布朗运动、热对流或机械搅拌引起液滴的碰撞而诱发的液滴聚结，对液滴起机械保护作用。

另外，由于吸附和摩擦作用使液滴带电荷，带电液滴在界面的两侧形成双电层结构，由于双电层的排斥作用降低了液滴的接近频率，从而减少了液滴接触导致的液滴聚结几率，提高了乳化液的稳定性，而且当乳化剂达到一定浓度时，会形成胶束，使乳液更加稳定。简单来讲，乳化作用可以用三个机理来描述：

①界面吸附：乳化剂在水一油两相界面发生富集的现象，可分为物理吸附和化学吸附两种类型。物理吸附主要是分子引力或静电引力，吸附过程选择性差、作用力小且易于解离;化学吸附则比较稳定。

②定向排列：乳化剂分子在水一油两相界而插入内相中，形成致密排列的现象。由此可见，乳化效果和剂量有很大关系，在当乳化剂使用量不足时，就有可能影响其形成最紧密定向排列，两相可以接触碰撞可产生聚集收缩作用，乳浊液不稳定最后出现油水分层现象。

③胶束形成：乳化剂在水一油两相界而吸附、定向排列的过程中，逐渐形成各种胶束。乳化剂以单一分子状态溶于水时，亲水基团的亲水力大于亲油基团与水的相斥力，故被水相包罔。当乳化剂分子持续增加时，乳化剂分子吸附于界面并逐渐定向排列成单分子膜，亲油

乳化剂能促使两种互不相溶的液体形成稳定乳浊液的物质，是一类具有亲水和亲油基的表面活性剂。乳化剂亲水基一般是溶于水或能被水湿润的基团，如羟基;乳化剂亲油基一般是与油脂结构中烷烃相似的碳氢化合物长键，故可与油脂互溶。

所谓的“乳化”，就是把油(或者其他脂肪)均匀分布到水中的过程。而乳化剂就是能把油水不相溶的两种液体变成油包水乳状液如人造奶油;或水包油乳状液如雪花膏。

油和水固然不能混溶，是因为在油和水的界面上，水、油分子都有逃避对方并回到各自分子大本营内部去的倾向。这种倾向的结果直接使得油和水各自的界面减小。从能量的角度说，在油和水的界面上存在一个高于纯水或者纯油的能量，被称为“界面能”。当油分散到水中的时候，表面积大大增加，所以整个体系的表面能就增加了。由于自然界的运动总是由总能量高向低的方向进行，所以分散的油滴就会重新聚到一起，继而减小整个体系的表面能。

然而乳化剂的分子，在化学结构上一般都由极性基和非极性基构成，极性基易溶于水具有亲水性质，故叫做亲水基，非极性基易溶于油，故叫做亲油基。这两个基好比乳化剂的两只手：亲水基这只手与水相亲相溶;亲油基这只手与油难舍难分。由于乳化剂的存在，通过机械搅拌，使油水不相溶的两种液体形成了一个新的体系——乳状液。

另外，乳化燃料油体系不稳定的主要原因是水油不相溶，他们各自的表面张力组成交界处的界面张力，界面张力使油水界面液相逐渐收缩，最后导致各自凝聚分离。乳化剂是一种表面活性剂，其主要作用是降低界面张力。

1、无机性值

将有机化合物的非极性部分作为有机性，并根据含碳数的多少区别有机性程度的大小，用数值表示为有机性值。有机化合物的极性部分作为无机性，并根据极性的大小用数值表示称为无机性值。

任何有机化合物都是由一定数量的官能团组成。化合物的有机性值(或无机性值)就等于化合物中各官

乳化液分为油基和水基2种，目前多数企业2种混合使用。乳化液具有良好的冷却性、清洗性以及一定的润滑性、防锈性，是目前机械行业中使用最为广泛的一种金属切削液。使用过的废乳化液中含有大量的矿物油料、乳化剂和亚硝酸盐，成分复杂，COD等污染物浓度极高。

乳化液的主要功能有冷却、润滑、防锈等，不同的化学性能对其功能都有一定的影响。

乳化液冷却功能主要是冷却轧件和轧辊，减少轧件变形，提高板形精度，延长轧辊寿命，进而能提高轧制速度和压下量，提高生产率。水基的合成乳化液冷却性能相对较好，但如受杂油、污垢污染或有油乳析出，会降低冷却性能。

冷却性能还和乳化液系统的设计，如乳化液流量、喷射方式和系统容积等有关。现有的乳化液中均加有各种润滑添加剂，如脂肪酸油、酸胺酷、聚合物等，它们可起到轧制润滑的作用，能有效降低轧辊和轧件之间的摩擦，提高产品精度和表面光洁度，延长轧辊寿命。

乳化液的防锈功能主要来自配方中的有机胺盐或无机盐类防锈添加剂及钝化剂，它对轧件的防锈保护仅为工序间的防锈，一般为一周左右，并视环境温度和湿度而不同，此外也防止轧机的锈蚀。

乳化液有一个最低防锈粘度，它视产品而异，一般约4环。如乳化液中的Cl-含量较高，则Cl-会穿透金属表面钝化膜，造成轧件点蚀，此时应设法降低其含量。

1、乳化液油膜强度

在乳化液的承载方面，油膜的强度是一个非常关键的参数，它同时也会受到滑动速度、润滑油的粘度和吸附膜强度的影响。润滑油层在轧制变形区能够更好地实现轧件变形压力。在金属表面，如果润滑油形成的吸附膜具有非常大的抗压能力，那么轧辊和轧件之间的接触就能够被这层吸附膜很好的组织，润滑状态就会保持到非常好的状态。乳化液的性质对油膜的强度起到决定性的作用。

2、乳化液浓度

在具体的使用过程中，乳化液的浓度是非常关键的参数，适中值会依据不同的品种规格变化。如果乳化

乳化油是以稳定状态存在(不上浮，不凝聚)的微小油粒，粒径约在0.5～25μm之间，为淡褐色至深褐色液体或半固体，属于金属切削油的一类。作用以冷却为主，润滑为次，用于车制、锯断、钻孔、磨制等金属粗加工。

1、基础油对乳化油的稳定性的影响

乳化油储存期一般都要求一年以上，基础油必须具备较好的抗氧化性能。如果基础油的抗氧性能差，放置一段时间后被氧化，导致酸值增大，破坏了乳化油体系的平衡，使乳化油分层。

环烷基油和石蜡基油都可以用于配制乳化油。环烷基油对添加剂有更好的溶解性和更利于乳化，使用环烷基油配制乳化油使用乳化剂的量要比用石蜡基油少，而且环烷基油的凝固点很低，可以降低乳化油的凝固点。

但环烷基油的芳烃含量高，容易使操作者皮肤过敏而受到损伤。因此配制乳化油选择基础油最佳的方案是环烷基油和石蜡基油混合使用，可以提高乳化剂的效率，降低乳化油的凝固点，对提高乳化油的稳定性有利。

2、乳化剂对乳化油稳定性的影响

乳化剂分阳离子型、阴离子型和非离子型三大类。阳离子型乳化剂与阴离子乳化剂彼此不相容，在乳化油中很少应用。市面上销售的乳化油绝大部分是有阴离子乳化剂和非离子乳化剂复配。要选用合适的乳化剂，首先要从乳化剂的HLB值考虑。

HLB值是乳化剂的亲油亲水平衡值，不同的基础油要达到乳化稳定所要求的HLB值也不同，而且乳化油的其他添加剂如润滑剂、防锈剂、消泡剂等虽然不是表面活性剂，但不同的类型和加入量的多少都会给体系的HLB值带来影响，所以不能仅依靠乳化剂的HLB值来计算乳化剂的加入量，必须通过配方的优化试验决定乳化剂的最佳使用量。

在选用乳化剂时有些乳化剂的HLB不太明确，可以通过乳化剂在水中溶解性来粗估计乳化剂的HLB值，见下表。

一般配制乳化油都要选用两个或两个以上的乳化剂。最佳的乳化剂组合应该是在较宽的HLB值范围内都可以配制出稳定的乳化油。

上

乳化沥青是微小的沥青液滴稳定地分散在水中形成水包油(O/W)型的乳浊液，或将微小的水滴稳定地分散在沥青中形成的油包水(W/O)型的乳浊液。其中应用最多的为水包油(O/W)型的乳化沥青。

乳化沥青种类很多，以沥青材料、乳化剂、用途和性能的不同，可分为许多种。常用的分类方法有以下几种。

一、按沥青材料的不同分类

制造乳化沥青的主要材料是沥青。凶选用沥青材料的不同可分为乳化石油沥青、乳化煤焦油沥青、乳化橡胶沥青和乳化塑料沥青等。常用的有乳化石油沥青、氯丁胶乳改性乳化沥青、丁苯胶乳改性乳化沥青、乙烯一醋酸乙烯乳液改性乳化沥青、乳化SBS沥青、乳化PVC煤焦油沥青等。

二、按乳化剂的不同分类

乳化剂同样是制造乳化沥青的主要材料，按照所用乳化剂的不同，可分为以有机表面活性剂为乳化剂的液体乳化沥青，或称薄质乳化沥青;以无机胶体为乳化剂的膏状体乳化沥青，或称为厚质乳化沥青。

有机乳化剂制成的液体乳化沥青，因带电性能不同，又可分为阴离子乳化沥青、阳离子乳化沥青、非离子乳化沥青、两性离子乳化沥青和复合乳化剂制成的乳化沥青。例如：阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青、非离子乳化沥青等均属于以有机乳化剂制成的液体乳化沥青;膨润土乳化沥青、石棉乳化沥青、石灰膏乳化沥青、黏土乳化沥青等均属于无机胶体乳化沥青，或称无机固体乳化沥青。

在乳化聚合物沥青中，以有机表面活性剂为沥青乳化剂的乳化聚合物沥青为液体乳化沥青，或称薄质乳化聚合物沥青。例如：阳离子氯丁胶乳改性乳化沥青、阴离子丁苯胶乳改性乳化沥青、非离子天然胶乳改性乳化沥青等均属于薄质乳化沥青;

以无机胶体为乳化剂的乳化聚合物沥青为膏状乳化沥青，亦称厚质乳化聚合物沥青。例如：丁苯胶乳改性石棉乳化沥青、天然胶乳改性膨润土乳化沥青、膨润土乳化SBS沥青等均属于厚质乳化沥青。

三、按照用途不同分类

按照乳化沥青的用途不同，可分为筑

乳化蜡是包括石油蜡在内的各种蜡均匀地分散在水中，借助乳化剂的定向吸附作用，在机械外力作用下制成的一种含蜡含水的均匀流体。乳化蜡外观为灰白色均质半透明液体，抗酸、抗碱、耐硬水、水溶性强、乳液稳定，任意比例水稀释不分层、不破乳、不结块、保质期长、固含量高、分散性好。不同乳化蜡性能要求不同，但仍存在共同的性能要求，其主要技术指标包括：固含量、稳定性、溶液pH值、粒径分布、外观等。

乳化蜡大都以石蜡、微晶蜡或石油酯为原  料，以水为连续相加入乳化剂进行乳化成乳化蜡，其稳定的关键是乳化剂。

乳化剂在乳化蜡中的作用是:①吸附在蜡-水相界面上降低界面张力，从而降低分散体系的自由能;②在界面上形成有一定强度的保护膜，对分散的蜡液滴起到保护作用。乳化蜡可以根据其使用的乳化剂类型分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型乳化蜡等。

制备乳化蜡的乳化设备有搅拌器、均质器、高频震荡器和超声波乳化器等，根据不同的乳化要求，选择合适的乳化设备，使蜡和水混合均匀，可达到较好的乳化效果。乳化蜡的制备方法主要有剂在水中法、剂在油中法、初生皂法、轮流加液法、转相温度法等5种。

外观、熔点、粒径大小、稳定性和分散性是乳化蜡的通用指标。为获得性能好的乳化蜡，除了乳化方法、设备等对乳液的性质有影响外，在制备乳化蜡时的工艺条件如乳化剂的HLB值、乳化温度、乳化时间、搅拌速度等对其性能也有影响，具体的操作工艺条件根据蜡、乳化剂以及乳化蜡的用途通过实验来确定。

1、乳化剂的选择和用量

乳化蜡的乳化剂选用复合乳化剂，由亲油乳化剂和亲水乳化剂构成，两种乳化剂之间相互作用具有协同性，其乳化效果较单一乳化剂更佳。

复合乳化剂的HLB值越高，表示乳化剂分子的亲水性强，易形成O/W型乳状液;反之，易形成W/O型乳状液。O/W型乳状液的乳化剂其HLB值常在8～18之间，由于H