界面活性剤HLB値と乳化剤の選択

エマルションを調製するための鍵となる最高の性能エマルジョンを得るために、特定の油水系で使用される乳化剤の種類。最も信頼性の高い方法は実験的スクリーニングを通して、HLB値はスクリーニング仕事を助ける。実験を通して、O/W型(水中油)エマルジョンの乳化剤は、しばしば8〜18のHLB値を有することが分かった。W/O型(油水中)エマルジョンの乳化剤としては、そのHLB値が3~6の間にあることが多い。エマルジョンを調製する場合、所望のエマルジョンの種類に応じて乳化剤を選択することに加えて、異なる油相特性は、乳化剤のHLB値に対する異なる要件を有し、かつ乳化油相のHLB値が一致する必要がある。[4] 乳化油の必要なHLB値を決定する簡単な方法がある:異なるHLB値を有する乳化剤水溶液の表面に油滴の広がりを視覚的に検査する。乳化剤HLB値が大きいと、油が完全に広がり、HLB値が低下するにつれて、あるHLB値の乳化剤溶液上に油が広がらないまで広がりが困難となり、この乳化剤のHLB値は、乳化油に必要なHLB値に近い値となる。ラフですが、操作が容易であり、得られた結果は一定の基準値を有する。


HLB値と最良の乳化剤の選択:
各乳化剤は特定のHLB値を有し、複数の成分で構成されるシステムの乳化要件を満たすのは単一の乳化剤にとって困難な場合が多い。一般的に、異なるHLB値を有する複数の乳化剤が混合され、混合乳化剤を形成するために使用される。複雑系の要件を満たすために、乳化効果を大幅に改善することができます。油水系を乳化するために、次の手順に従って最適な乳化剤を選択することができる。


油水システムの最高のHLB値の決定:
たとえば、SPAN-60 (HLB = 4.3) と Tween-80 (HLB = 15) など、HLB 値に大きな違いを持つ一対の乳化剤を選択し、異なる割合で異なる HLB 値を持つ一連の混合乳化剤を配合します。混合乳化剤のシリーズは、それぞれ、指定された油水系を一連のエマルジョンにし、 各エマルジョン(エマルジョンまたはその他の安定性特性の安定性時間で表すことができる)の乳化効率を測定し、計算した混合乳化剤HLBと、描画、ベル状曲線を得ることができ、曲線の最高ピークに対応するHLB値は、指定されたシステムの乳化に必要なHLB値である。明らかに、最も適したHLB値は混合乳化剤を用いて得ることができるが、この乳化剤は必ずしも最も効率的ではない。エマルシフィエのいわゆる優れた効率は、指定されたエマルジョンを安定化するために必要な乳化剤の濃度が最も低いことを意味します!値段が一番安い。乳化剤は高価ですが、必要な濃度は価格よりもはるかに低いです!高濃度乳化剤は高効率を有する。


乳化剤の決定:
選択された乳化システムの必要なHLB値を維持することを前提として、混合する乳化剤の数組を選択し、各混合乳化剤のHLB値が上記の方法で決定した値となるようにする。安定性は、乳化剤の最も効率的な対を見つけるまで乳化効率を比較する。乳化剤の濃度がここでは言及されていないのは注目に値するが、これはこのマッチング方法には影響を及ぼさないが、安定な乳化物が調製されるため、必要なHLB値は乳化剤濃度とはほとんど関係がない。エマルジョンの不安定な領域では、乳化剤濃度が非常に低い場合や内相濃度が高すぎると、この方法に影響を与える。[6] このHLB法は、最良のHLB値に加えて乳化を選択するために用いられ、分散相と分散媒との乳化剤の親和性にも注目すべきである。理想的な乳化剤は、油相との強い親和性を有するだけでなく、水相との比較を有するべきである。強い親和性。小さい HLB 値と乳化剤を混合し、大きな HLB 値を持つ乳化剤を混合して、油相と水相と強い親和性を有する混合フィルムを形成し、両方の要件を考慮に入れることができます。したがって、混合乳化剤を使用する方が単一の乳化剤を使用するよりも効果的である要約すると、指定されたシステムの乳化に必要な乳化剤製剤を決定する方法は、任意に2組の乳化剤を選択し、一定の範囲内で混合比を変更し、かつ最高効率でHLB値を得た後、化合物の比率を変更し、化合物の比率を変更する しかし、最も効率的な化合物乳化剤が見つかるまで、必要なHLB値を維持する必要がある。


HLB値と混合乳化剤の割合:
乳化剤を配合する場合、適切な量は、指定したシステムで必要とされるそれぞれのHLB値およびHLB値から得ることができる。例えば、酢酸ビニルのO/W乳化重合を行う場合、乳化剤の量は3%であり、SDSおよびSpan-65を乳化剤として用い、SDSのHLB値が40、Span-65のHLB値が2.1、およびエミュニオン重合時に必要な平均HLB値が06.0.1.1である。混合乳化剤中のスパン-65に対する質量分率はw%であり、次いで40(1-w%)+2.1w%=16、溶液はw%=63.3%であり、次いで混合乳化剤中のSDSの質量分率は36.7%である。酢酸では、ビニルエステルのO/W乳化重合系では、Span-65の量が3%*63.3%=1.9%を占めていることが分かる。SDSの量は3%*(1-63.3%)=1.1%を占めています。


安定な乳化を調製する場合、最良の乳化効果を達成するために最も適した乳化剤を選択することが重要な課題です。乳化剤の選択に完全な理論はありません。界面活性剤のHLB値は、乳化剤の選択と複合乳化の決定における投与量比は多くの使用値を有する。その利点は、主に単純に計算することができるその添加物性に反映されています。問題は、他の要因がHLB値、特に温度に与える影響を考慮しないことです。近年、非イオン性乳化剤は特に顕著になっている。さらに、HLB値は、乳化形成の種類を大まかに予測することしかできず、乳化剤濃度の場合には最高の乳化効果を与えることができず、得られた乳化の安定性も得られません。したがって、乳化剤を選択するHLB値の使用は、より効果的な方法であるが、また、一定の制限を有するが、実際には、他の方法と組み合わせる必要がある。


油中水(W/O)マイクロエマルジョン燃料を調製する場合、適切なHLB値は4〜6である。異なる界面活性剤が配合された場合の相乗効果の点では、混合界面活性剤と比較して、単一の界面活性剤を使用してマイクロエマルジョン燃料を形成する場合の最適な界面活性剤の投与量が大きくなり、すなわち、単一界面活性剤の効率が低い混合アニオン性およびカチオン性界面活性剤がマイクロエミュニの水溶性を大幅に増加させることができる そしてその効率は、混合正(または陰性)-非イオン性界面活性剤のそれよりも高いので、微小エマルジョン燃料の調製は、配合用のアニオン性およびカチオン性界面活性剤を使用することが推奨される。アニオン性およびカチオン混合界面活性剤において、混合脂肪酸塩は、不等炭化水素鎖長に起因する良好な相溶性効果を有するため、その界面活性剤は単一の脂肪酸塩よりも高い。


イオン界面活性剤を用いたマイクロエマルジョン燃料油を調製する場合、共溶媒(アルコール)は必須です。最も広く使用されているのはC4-7中型炭素アルコールであり、その中でもn-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘプタノールおよびn-オクタノールはより良い。アルコールは主に油水界面層に分布し、そのヒドロキシル基は界面活性剤の極性基に近く、炭化水素鎖は界面活性剤の炭化水素鎖尾部との間にある。その機能は、界面張力をさらに低下させ、界面膜の流動性を高めることである。油と水の混和性を促進し、界面活性剤濃度を下げ、添加する油水の量を増やすことができる界面活性剤のHLB値を調整してください。オレイン酸/アンモニア水、燃料油、アルコール、水マイクロエマルジョンシステムの形成過程の熱力学を研究することにより、マイクロエマルジョン燃料油の形成過程における標準自由エネルギー変化の絶対値がアルコール炭素鎖の増加に伴って増加し、燃料量の増加に伴って燃料の相対的分子量が低下することを示す。 マイクロエマルジョン燃料を形成する方が簡単です。また、C4-7の炭素アミン類やエーテル類は、n-ヘキシルアミンやグリコールエーテルなどの共溶媒としても使用でき、非常に有効な共溶媒である。マイクロエマルジョンの形成中、電解質(NH4N03、NaCl等)の適切な添加により、ミセルの表面膜の硬度を高め、共溶媒の含有量を低減し、界面活性剤の濃度を低下させ、界面活性剤の効率を高めることができる。しかし、塩は燃料の燃焼に有害であり、シリンダーおよび他の部品の腐食を加速する。


界面活性剤のHLB値を調整する

マイクロエマルジョンを調製する場合、HLB値が不適当な界面活性剤を共界面活性剤との適切な範囲に調整することができる。

共界面活性剤を選択する場合、その考慮事項は界面活性剤の選択と同様である。一般的に使用される共界面活性剤は、中・高炭素系のアルコール、ラノリン誘導体、コレステロール、エチレングリコールなどです。非イオン性界面活性剤は有効な可溶化剤であるため、HLB値が低い非イオン界面活性剤は、一般に共界面活性剤として分類される。フリベルクらW/Oエマルジョンにおいて、ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、イオン性界面活性剤の共界面活性剤として使用できることを指摘した。ポリオキシエチレンの鎖長は、水キーファクター上のマイクロエマルジョンの可溶化に影響を与えます。

マイクロエマルジョンという用語は、1943年にHearとSchalmerによって最初に造られました。

従来のエマルジョンとのマイクロエマルジョンのもう一つの特徴は、マイクロエマルジョン構造の大きなばらつきである。従来のマイクロエマルジョンは、基本的に2つのタイプに分けることができます:W / OとO / W. マイクロエマルジョンは、W / O型構造からO / W型構造に継続的に変化することができます。システムが水に富む場合、油相は均一なビーズの形で連続相に分散され、O /W型正常相マイクロエマルジョンを形成する。システムが油分に富む場合、水相は、連続相において均一なビーズの形態で分散され、W/O逆微小乳化が形成される。システム内の水と油の量が同等である場合、水相と油は、それらが同じであるときに連続相であり、二重連続相構造と呼ばれる2つはランダムに接続され、この時点で、システムは逆領域にあります。


界面張力を軽減

界面活性剤のみを使用すると、CMCに到達した後に界面張力が低下しなくなります。このとき界面活性剤とは異なる特性を有する共界面活性剤の一定の濃度が添加されると、界面張力がさらに低下し、界面活性剤および共界面活性剤が界面に吸引される。液滴の界面張力が <10 ”n="" cm,="" it="" can="" spontaneously="" form="" a="" microemulsion,="" and="" when="" y=""> y10-5N/cmであると、粗いエマルジョンが発生する。もちろん、コハク酸ナトリウムスルホン酸(AOT)のようなイオン界面活性剤は、2つの炭化水素基を有する極性ヘッドを特徴としているので、共界面活性剤を必要とせずにマイクロエマルジョンを発生させることができる。一部の非イオン界面活性剤もHLB値に近い値を有する。同様の特性。


インターフェイスフィルムの流動性を高める

マイクロエマルジョン液滴を形成する場合、大きな液滴が小さな液滴に分散され、界面を変形させ、改変する必要があり、界面曲げエネルギーが必要です。共界面活性剤を添加することで、界面の剛性を低下させ、界面の流動性を高め、マイクロエマルジョンが発生したときに必要な曲げエネルギーを低減し、マイクロエマルジョン液滴を容易に生成させることができます。

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