[發明專利]一種不使用表面活性劑、調控乳狀液快速破乳和再穩定的方法

有效

• 申請號: 202110930131.X
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113731208B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 宋冰蕾;薛林雨;張金朋;陳豪
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01F23/41
• 分類號: B01F23/41;C09K23/00;C09K23/16
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種不使用表面活性劑、調控乳狀液快速破乳和再穩定的方法，屬于膠體與界面化學領域。本發明利用無機納米顆粒和有機胺化合物構成的復合乳化劑，不含有任何表面活性劑成分制備O/W型乳狀液；然后通過向乳狀液中加入酸進行破乳，再通過加入堿來中和之前加入的酸，再形成穩定乳狀液。該過程可以循環多次，均可在水溶液中實現。破乳后復合乳化劑的各成分均進入水相，從而水相可作為乳化劑的載體而重復使用。本發明提供了一種成本低廉的高效調控乳液的方法，在乳液聚合、油品運輸、催化等方面具有重要的應用。

技術領域

本發明涉及一種不使用表面活性劑、調控乳狀液快速破乳和再穩定的方法，屬于膠體與界面化學技術領域。

背景技術

乳狀液是互不相溶的兩種液體形成的液-液分散體系，其中以液滴形式存在的相稱為分散相，另一相為連續相。乳狀液通常為油-水分散體系，常見的有O/W型乳狀液和W/O型乳狀液。乳狀液被廣泛應用于許多不同的技術領域，例如化妝品、食品、制藥、原油運輸、乳液聚合等。同時，乳狀液的破乳和再穩定在日常生活和工業技術領域中的應用十分重要。一方面，一些乳狀液如食品、化妝品等，在應用過程中需要其保持良好的穩定性。另一方面，在一些應用中則要求乳狀液能夠快速地破乳并分相，如原油運輸，乳液聚合等。因此具備快速破乳以及刺激響應特性的乳狀液在許多領域具有迫切的需求。

常規乳狀液通常以表面活性劑或雙親性聚合物作為乳化劑，是一種熱力學不穩定體系，且所需要的表面活性劑用量較大。Pickering乳狀液是一種通過表面活性顆粒來穩定的乳狀液，一般乳化劑用量小且乳狀液穩定性良好，在許多領域都有著廣泛的應用。然而高穩定性帶來的問題是破乳困難。近年來，通過表面活性劑原位疏水化制備的表面活性顆粒可調控性較好。通過加入相反電荷的離子或者引入氮氣/二氧化碳、光、電、磁等響應機制，可以順利調節乳狀液的穩定性。但這些方法也存在著一定的問題。例如，通過離子對的方法對乳狀液進行調控后，形成的極性較弱的表面活性劑離子對易于進入油相，造成了油相的污染。這對于一些以油相為終產品的工業過程來說是不可接受的。而在氮氣/二氧化碳、光、電、磁等調控過程中采用的有機物同樣涉及到對油相的污染以及難以從乳狀液體系中回收的問題。此外，這些調控手段通常都存在著乳化劑難以回收利用和設備成本高的問題。因此，發展一種對油相不產生污染并且乳化劑可順利回收、且成本低廉的乳狀液調控方法，是乳狀液調控領域追求的目標。

發明內容

技術問題

常規的刺激響應型表面活性劑通過調控親水基團，使其自身失活，從而使乳液破乳。然而這種方式往往會使失活的表面活性劑進入到油相中，影響油相品質且表面活性劑難以回收利用。另外，表面活性劑單獨穩定乳狀液由于需要覆蓋一整層的界面膜，導致表面活性劑用量大，成本高等問題。而表面活性劑和無機納米顆粒共同穩定的Pickering乳狀液，雖然在一定程度上減少了表面活性劑的用量，但其可調控性差。且通常制備可調控顆粒需要引入刺激響應官能團，變相地增加了制備成本，限制了其應用范圍。本發明提供一類有機胺化合物和親水性的無機納米顆粒形成的復合乳化劑，制備了一類新型的刺激響應型乳狀液，以解決上述問題。

技術方案

本發明提供一種無表面活性劑成分的可調控乳狀液的快速破乳和再穩定方法。無機納米顆粒與有機胺化合物構成復合乳化劑協同穩定乳狀液，通過加入無機酸或有機酸，可以使氨基轉變為胺鹽而離子化，從固體界面上解吸，復合乳化劑解體并失去乳化能力，乳液迅速破乳。加入堿后，中和了先前加入的酸成分，胺類化合物被還原，復合乳化劑再次形成，又可重新穩定乳狀液。這一破乳-再穩定的過程可以循環多次。

本發明的第一個目的是提供一種調控O/W乳狀液進行快速破乳再穩定的方法，所述方法是利用無機納米顆粒和有機胺化合物構成的復合乳化劑，形成O/W乳狀液；然后通過破乳方法是在乳狀液中加入與有機胺化合物所含氨基等摩爾量的酸成分進行破乳；再通過加堿中和酸成分，重新形成穩定乳狀液。

在一些實施方式中，所述有機胺化合物的烷烴鏈長度為4-12，可在烷烴鏈的任一位置含有一個或多個氨基。