合作客戶/
拜耳公司 |
同濟大學 |
聯合大學 |
美國保潔 |
美國強生 |
瑞士羅氏 |
相關新聞Info
推薦新聞Info
-
> 超低界面張力環保型高溫高鹽油藏的驅油表面活性劑配方比例及制備（二）
> 超低界面張力環保型高溫高鹽油藏的驅油表面活性劑配方比例及制備（一）
> 表面張力和接觸角的關系|寶玉石接觸角的測量結果和表面張力計算方法（三）
> 表面張力和接觸角的關系|寶玉石接觸角的測量結果和表面張力計算方法（二）
> 表面張力和接觸角的關系|寶玉石接觸角的測量結果和表面張力計算方法（一）
> 表面張力儀系統測定：溫度范圍內甲基九氟丁醚的液相密度與表面張力
> 一套低溫、高壓懸滴法表面張力實驗測量系統實踐效果（三）
> 一套低溫、高壓懸滴法表面張力實驗測量系統實踐效果（二）
> 一套低溫、高壓懸滴法表面張力實驗測量系統實踐效果（一）
> 不同溫度下純有機物液體表面張力估算方法及關聯方程（二）
pH對馬來松香MPA與納米Al2O3顆粒形成的Pickering乳液類型、表/界面張力影響（四）
來源：化學學報 瀏覽 753 次 發布時間:2025-04-02
3.5乳液穩定機理研究
Zeta電勢測試是表征顆粒與分子之間吸附作用強有力的表征方法。圖5a是納米Al2O3顆粒在不同濃度MPA分子溶液中pH=7時的Zeta電勢，從圖中可以看到，當MPA的濃度為0.0001%（w）時，懸浮液的Zeta電勢為38 mV,隨著MPA濃度不斷增加，Zeta電勢的絕對值不斷減小，當MPA濃度為0.02%（w）時，體系的Zeta電勢為0,進一步增加MPA的濃度，Zeta電勢的絕對值又逐漸增加，在這個過程中電勢由正轉變為負，說明MPA吸附在了納米Al2O3顆粒表面，帶負電的MPA逐漸增加濃度不斷中和Al2O3顆粒表面的正電荷，進一步增加MPA濃度，過多具有Bola型分子結構的MPA使Al2O3顆粒表面帶負電。
圖5（a）納米Al2O3顆粒【0.5%（w）】在不同濃度MPA溶液的Zata電勢和（b）納米Al2O3顆粒【0.5%（w）】在不同MPA濃度下在油水界面上的吸附率
MPA分子吸附在納米Al2O3顆粒后，使Al2O3顆粒表面具有一定的表面活性，可以穩定吸附在油水界面上。圖5b是不同MPA濃度下，pH=7時，納米Al2O3顆粒在油水界面上的吸附率，發現當MPA濃度較低時【0.0001%（w）】,納米Al2O3顆粒在油水界面上的吸附率較低（74.3%），這與圖3a的結果一致，隨著MPA濃度逐漸升高，吸附率成正比例關系，當MPA濃度為0.1%（w）時，幾乎所有的納米Al2O3顆粒吸附在油水界面上（99.5%），說明MPA濃度越高，吸附在納米Al2O3顆粒表面的分子越多，導致Al2O3顆粒的表面活性越高，使更多的活性Al2O3顆粒參與到乳化中來，并在乳液液滴周圍形成盔甲狀Al2O3顆粒層，阻止乳液液滴間合并破乳。
接觸角測量可以用來表征納米顆粒經改性后的親疏水性。本研究是以氧化鋁板作為模擬納米氧化鋁的基材，研究癸烷油滴在不同MPA濃度的溶液中（pH=7）在氧化鋁板上的三相接觸角，如圖6所示。當MPA濃度為0時，油滴與氧化鋁板的接觸角超過150°,說明氧化鋁在沒有MPA分子時具有較強的親水性。隨著MPA濃度逐漸增加，接觸角不斷降低，這是因為MPA濃度越高，在氧化鋁板上吸附的MPA分子越多，疏水性越強，油滴則可更容易吸附在界面上，當MPA濃度為0.01%（w）時，接觸角降到最低（110°）。然而，當進一步增加MPA濃度，接觸角反而逐漸升高，這是因為過多的Bola型分子結構MPA使親水性反而增加。該結果與Zeta電勢的結果趨勢類似，可以進一步印證了MPA分子吸附在了納米Al2O3顆粒表面上。
圖6在pH=7時，不同濃度MPA水溶液中油滴在氧化鋁板的三相接觸角
納米Al2O3顆粒經MPA分子改性后具有一定的表面活性，圖5b中納米顆粒在油水界面上的吸附率可以說明改性后的Al2O3顆粒具有一定的表面活性，但還無法解釋具有表面活性及乳液穩定的原因，而顆粒的表/界面張力測試是解釋這些原因的方法之一。圖7是MPA分子與納米Al2O3顆粒在不同濃度比下（pH=7）的表面張力（圖7a和7b）和界面張力（圖7c和7d）。從圖7a和7b中可以看到，單一0.5%（w）Al2O3顆粒的水懸浮液具有較高的表面張力（60 mN/m），經MPA分子修飾后，隨著MPA濃度的增加，表面張力先增加后降低，當MPA濃度為1%（w）時，表面張力降低至43 mN/m,比單一的1%（w）MPA低（47 mN/m），該變化趨勢是因為在較低MPA濃度時，吸附有MPA分子的納米Al2O3顆粒因空間位阻作用，使顆粒在空氣~水表面處聚集比單一Al2O3顆粒時更加離散，導致表面張力升高。當MPA濃度增加到一定程度時（>0.01%（w）），在Al2O3顆粒表面上吸附更多的MPA分子，在水溶液表面處，Al2O3顆粒表面的MPA分子中羧酸還可以與相鄰Al2O3顆粒表面的羧酸具有較強的相互作用，另外過量的MPA分子與改性后的Al2O3顆粒也具有較強的氫鍵相互作用，這使改性后的Al2O3顆粒在表面處堆積的更加緊密，從而使表面張力降低。圖7c和圖7d的界面張力數據的變化趨勢與表面張力幾乎一致，其變化原因也類似。
圖7 MPA與納米Al2O3顆粒在不同濃度比pH=7下的表面張力（a和b）和界面張力（c和d）
以上數據結果說明MPA分子可以穩定吸附在納米Al2O3顆粒表面，并能有效地降低表/界面張力，油水界面張力降低是Pickering乳液穩定的原因之一，另外在油水界面處形成類似盔甲狀顆粒層，及顆粒層之間形成的顆粒網狀結構（支持信息圖S9），使乳液中的液滴較穩定地固定并間隔開，避免液滴之間聚并，從而可以使乳液保持穩定。
4結論
單一MPA可以在不同pH條件下形成不同類型的乳液，隨著pH不斷增加，乳液的類型由W/O Pickering乳液到O/W Pickering乳液，到最后O/W乳液的轉變，MPA顆粒親疏水性的不均一及MPA在油水界面上的阻塞效應，使形成O/W Pickering乳液的液滴具有雙重結構及不規則外觀。納米Al2O3顆粒的加入，在pH=1時，原本的W/O Pickering乳液轉變為O/W Pickering乳液，親水性較強的納米Al2O3顆粒修飾疏水性較強的MPA顆粒，使其親水性增加，是導致乳液類型轉變的原因。當pH=6時，親水性較強的MPA分子與Al2O3顆粒在水溶液中能夠形成疏水絡合物，可以協同穩定并形成W/O Pickering乳液。另外，MPA濃度的降低及油相體積分數的增加都會使Pickering乳液的粒徑增加。最后利用Zeta電勢、接觸角及表/界面張力研究了MPA分子在納米Al2O3顆粒上的吸附過程、親疏水性變化及乳液穩定的機理。