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我校化工学院崔正刚教授研究团队发现新的乳状液稳定机制

2018-06-25 11:15|浏览量:

近日,以化工学院在读博士生许茂东为第一作者,蒋建中、裴晓梅、宋冰蕾为共同作者,崔正刚教授和英国Hull大学B.P. Binks教授为通讯作者的研究论文已于近期在顶级化学期刊Angew. Chem. In. Ed. (2018, 57(26), 7738-7742)上发表。这是该团队近年来在该期刊上发表的第二篇论文。

崔正刚教授研究团队发现,离子型表面活性剂与在水中带相同电荷的无机纳米颗粒协同作用,能够在极低浓度下稳定O/W型乳状液,表面活性剂的浓度可以低至0.001cmc,而纳米颗粒的浓度可以低至0.001%。由于表面活性剂在油/水界面的吸附量极低,而纳米颗粒在油/水界面没有吸附,这种乳状液的稳定性难以用已有的稳定理论来解释。初步研究表明,在这种新型O/W乳状液中,微量表面活性剂吸附于油/水界面,降低油/水界面张力并使油珠带电,而带相同电荷的亲水性纳米颗粒则趋向于分布在连续相液膜中,增大了液膜的厚度,借助于颗粒-颗粒和颗粒-油珠之间的双电层的排斥作用,使油珠间保持较大的距离,进而降低了油珠之间的范德华引力作用,防止了油珠之间的絮凝和聚结。

新的稳定机制具有普适性,一方面适用于多种油类,例如烷烃、芳烃、甘油三酯,另一方面既适用于阳离子表面活性剂与带正电荷的纳米颗粒组合,也适用于阴离子型表面活性剂与带负电荷的纳米颗粒组合。此外,向体系中加入等摩尔量的带相反电荷的离子型表面活性剂可以导致快速破乳,而补加微量的原始表面活性剂又能使乳状液再次稳定。与采用单一表面活性剂作乳化剂相比,新的方案可以使稳定乳状液所需要的表面活性剂浓度降低100-1000倍,而仅需加入微量(0.001~0.01%)的普通纳米颗粒。

这一研究成果不仅在理论上提出了继DLVO稳定机制、位阻稳定机制和Pickering稳定机制之外的新的稳定机制,而且使得在实际应用中大幅度降低表面活性剂的用量和排放成为可能,具有重要的经济和环境效益。