课题: 浅谈乳化剂的应用
一、课题分析:
乳化剂是乳浊液的稳定剂,是一类表面活性剂。乳化剂的作用是当它分散在分散质的表面时,形成薄膜或双电层,可使分散相带有电荷,这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结,使形成的乳浊液比较稳定。例如,在农药的原药(固态)或原油(液态)中加入一定量的乳化剂,再把它们溶解在有机溶剂里,混合均匀后可制成透明液体,叫乳油。常用的乳化剂有肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠等。
随着社会的进步和人们环保意识的增强,高毒高残留的农药已经越来越没有立足之地,而同时很多农药开始朝着环保型剂型的方向发展,这些新发展起来的剂型以水基化为主,但是由于大多数原药不溶于水,要想将其加工成水基化剂型必须要利用乳化剂,因而对乳化剂的研究也继在乳油中的应用之后增加起来,乳化剂的应用领域也变得更加广阔,至今乳化剂已经并发展成为具相当规模的工业。
本课题就乳化剂的定义、分类及特点、稳定性机理、选择及用量和乳化性能鉴定,乳化剂在农药、乳液聚合中、食品等方面应用中进行评述。
二、搜索工具的选择:
《中国学术期刊数据库》
三、搜索词:
1.中文:乳化剂的应用
2.英语:emulsifying agent
四、检索过程和结果:
文献一:浅谈乳化剂—在农药剂型加工中的应用
农药乳化剂的作用和地位主要体现在两方面:第一,在化学农药的基本加工剂型中,是最基本剂型——农药乳油的必不可少的量大的组分,是决定乳油质量的一个关键因素。虽然乳油这一种剂型已经开始被禁止注册,但是乳化剂在乳油这一强大剂型中所发挥的巨大作用不容忽视。另外,许多其它农药剂型包括乳粉、悬浮剂、水乳剂、微乳剂等也都用到乳化剂,并都对制剂质量起到重要作用。第二,在农药助剂领域内,农药乳化剂是品种最多、产量大、应用广、发展一直很快的一大类,它居世界农药表面活性剂需求量的首位。仅到1988年,按表面活性剂结构分类,农药乳化剂非离子34类,阴离子22类,阳离子和两性离子5类,共计61类。几乎年年都有新结构品种和新产品问世。
农药剂型加工中,当所要加工的农药品种即原药以及要加工的剂型确定以后,首先要做的工作一般就是为这种原药选择合适的乳化剂。在正式选用乳化剂之前,首先应该明确乳化剂在这种原药剂型中应该起到的作用,在内吸性药剂中乳化剂的作用除了稳定和乳化之外还要能帮助活性组分在植株体内传递,对叶面处理药剂而言,这也包括药剂通过植株表皮的传输,而在触杀型/保护型药剂中则需要乳化剂帮助增加覆盖面(润湿剂),增强耐冲涮能力(粘着剂)。
乳化剂的选择在理论方面非常匮乏,乳化剂具体的选择是很复杂的,应该首先考虑分散相的结构、特点及被乳化物所需的HLB值,其次考虑乳化剂的结构、组成HLB值。吸附于油水界面的乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB值)是选择乳化剂时的重要指标。我们主要
介绍一下用HLB值选择乳化剂的方法。
1. HLB值法选择乳化剂
HLB值是Griffin于1949提出的,用以指示表面活性剂与油、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。每种表面活性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的乳化剂,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H L B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。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。
2.乳化剂的复配
商品化的单体乳化剂一般很难满足不同乳液体系的多种要求,而合成新型表面活性剂难度大、周期长,又不是轻易可以承担的。因此在实际生产中常使用几种商品化的乳化剂进行复配,以此来满足不同体系对乳化剂的要求。复配的乳化剂有很多优点,可以形成复合膜,一面亲水相,一面亲油相,实现HLB的要求,还能得到比单体乳化剂更好的稳定性。
选择要进行复配的乳化剂时,一般选择两种,乳化剂的复配方式有:
(1)选用两个HLB值相差较大的非离子乳化剂复配。HLB值小的亲油,尾部进入油相;HLB大的则亲水,尾部位于界面,这样错位组合就增大了V的有效体积,更接近于临界值。
(2)选用阴离子和非离子乳化剂复配。在界面膜中,非离子的多缩乙二醇链屏蔽了阴离子头的电荷而缩小了a的有效截面积,从而更接近于临界值。
(3)选用共表面活性剂。共表面活性剂大多为长链烷醇,它是以增溶的形式夹杂在乳化剂自组集的尾中,从而增大了V 的有效体积而更接近于临界值。
我们常把HLB更大的称为亲水乳化剂,另一种称为亲油乳化剂。亲水乳化剂的选择比较简单,一般只要其HLB大于10就可以了。非离子乳化剂一般只以氢键和水结合,离子型乳化剂则能在水中离解,亲水性更好,所以更适合作亲水乳化
剂。亲油乳化剂的选择则相对复杂一些。首先,为保证复合膜的均匀性,亲油、亲水
乳化剂的摩尔比应相当,这要求两种乳化剂的HLB与RHLB的差值乘以分子量大体相当。其次,亲油乳化剂自身也含有亲水及亲油基,其亲油基结构如与待分散物质相近,则具有良好的相容性。从相溶性考虑,离子、非离子型乳化剂皆可作亲油乳化剂。若考虑HLB,一般还是HLB小的非离子乳化剂更符合要求。多种离子型乳化剂复合使用时,乳化效果可能叠加,也可能抵消,这是由于离子的相互作用引起的。如阴、阳两种离子乳化剂复合时,在较高溶度下,亲油阴离子可能与亲油阳离子易发生反应,生成不溶于水的沉淀物,使复合乳化剂失去活性。但若在适宜的条件下使用,可使界面吸附量增加、降低界面张力、提高表面活性。此外,HLB相差大的两种乳化剂复合剂,乳化效果更好。
3. 乳化剂用量的确定
乳化剂是农药加工为剂型时所使用的一种助剂,它的作用是辅助农药发挥最大的药效,但并不是乳化剂使用的量越多便可以取得越大的作用,任何乳化剂乳化效果在达到一定的浓度时都有极值,因此,我们应该通过实验去找到这个临界值。但是也并不是说这个值就是我们要选取的最佳量,我们还要根据乳化剂的来源、成本等因素来计算乳化剂的合适用量。乳化剂的用量是在合理选择基础上确定的。原药和乳化剂用量一般是呈正比例关系的,原药越多,乳化剂用量就越大。因为乳化剂用量是依据能将油溶性的原药包围并有多余的表面活性剂游离在水中,使药液和表面活性剂在水中形成稳定的定向楔,产生牢固的复合膜,使水溶液透明来确定的,所以所谓乳化剂的用量也只是作为一个参考值,即使配方中所有成分的品种及含量都相同,乳化剂用量也不是一个常量。只有根据各种成分相溶后最终获得的乳化剂量才是对该配方真正适用的最佳特定值。值得注意的是,乳化剂用量不宜过大,也不宜过少,用量过大张力大,遇热混浊,用量过少则张力低,遇冷混浊(即产生破乳)。
4.乳化剂乳化性能的测定
农药乳化剂最重要的技术指标是乳化性能,其中乳化稳定性有国家标准,联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)都规定了其测定方法。乳化性能的鉴定是选择农药乳化剂配方和农药乳油配方的基本方法和依据。只有乳化稳定性达到标准,才能确定为有效配方。乳化性能的鉴定包括观察分散性、初乳态(乳状液外观)和稳定性。三者的结果相互有关联,但有时也不一致,也就是说,有些农药剂型使用某种混合型乳化剂后其分散性好,初乳态和稳定性也好,有些农药剂型及混合型乳化剂配方选择时发现分散性好,但初乳态和稳定性不一定好。从事配方工作有经验的技术人员可从观察分散性和初乳态掌握乳化剂配方亲水性和亲油性的强弱,从而对乳化剂的组成进行调整,例如增加非离子型可增强亲水性,增加钙盐可提高亲油性。乳化性能的鉴定严格规定了水温、水质和稀释倍数,水温的高低、水质硬度的大小、稀释倍数的多少都对乳化剂配方组成有影响,对HLB 值有影响。测定乳化稳定性不仅是每批混合型乳化剂产品和每批农药乳油产品的必测项目,同时也是水乳剂和微乳剂的重要技术指标。因此农药企业和乳化剂生产企业都要重视乳化性能的鉴定,确保农药的高质量和高药效。
文献二:马来酸酐类反应性乳化剂的应用研究
乳液聚合是生产高聚物的重要方法之一,和其它聚合方法相比,它具有传热快、反应平稳、便于连续操作、聚合速率快、聚合物相对分子质量高等优点。乳化剂在乳液聚合中有重要作用:聚合前可以分散并增溶单体,形成稳定的单体乳液;聚合中为单体提供聚合场所,并影响单体的聚合行为、乳胶粒径大小及其分布和乳胶粒的性质;聚合后稳定乳胶粒子使之不发生凝聚。传统的乳化剂通过物理作用吸附于乳胶粒表面,在温度变化、施以剪切力或加入电解质时,乳液的稳定性会发生变化乃至破乳;成膜时,乳化剂会发生迁移或富集于膜的表面,影响膜的光泽和其它表面性质,残留的乳化剂还会使成膜速率减慢,降低膜的耐水性能[3]。为了解决乳化剂对乳液性能的不利影响,人们在乳化剂分子中引入反应性基团,构成具有表面活性的单体,即反应性乳化剂。
1.马来酸酐类反应性乳化剂的特点
和传统的乳化剂相比,反应性乳化剂不但具有乳化作用,还可作为单体参与反应形成聚合物,通过共价键的方式键合在乳胶粒表面,使乳化剂分子在乳液存放、使用时不会发生解吸,乳胶液在各种条件下均比较稳定,如高剪切力作用稳定性、冻融稳定性、电解质稳定性均较高;水相几乎不残留乳化剂,可避免产生泡沫、不污染环境,还可加快成膜速度;在乳胶液成膜时,避免了乳化剂的迁移,使膜的力学性能、光泽性、黏结性、耐水性等都得到很大的提高。马来酸酐类乳化剂是一种性能优异的反应性乳化剂,其反应活性适中,不易均聚,且在碱性条件下水解能保持很好的稳定性,使之成为研究的热点。
2.马来酸酐类反应性乳化剂的分类
按分子结构的不同,马来酸酐类乳化剂可分为4类:马来酸酐型、马来酸酯型、马来酰胺型和富马酸型,其中马来酸酯型、马来酰胺型又分别有单酯(胺)型和双酯(胺)型。根据分子中亲水基团不同,马来酸酐类乳化剂又可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型。
2.1 马来酸酐型
马来酸酐本身就是一种很好的乳化剂,在乳液聚合中能参与反应并起到乳化作用。
2.2 马来酸单酯型
用马来酸酐和脂肪醇反应,可以得到羧酸盐的马来酸单酯型乳化剂。Aarts 等[7]用马来酸酐与PEG 反应制备了反应性乳化剂,该乳化剂有利于提高树脂的黏结性。由于近年来
含氟的材料研究较多,并且被证明具有许多显著的特点,例如低表面自由能和高化学热稳定性,低绝缘常数、折射系数和化学惰性。Pich等制备了含氟的乳化剂单体———单氟烷基马来酸酯通过乳液聚合得到含氟的乳胶粒,该乳液具有很好的成膜性和稳定性,将聚合物乳液涂膜后发现,该聚合物膜比较光滑、透明,具有较好的耐腐蚀性、热稳定性及疏水疏油性。
2.3 马来酸双酯型
马来酸双酯型是比较常见的类型,可以形成阳离子型、阴离子型和非离子型等多种类型。鲁德平等以马来酸酐为起始原料制备了一种新型的马来酸双酯型阳离子可聚合乳化剂,该乳化剂能显著降低水的表面张力,具有优良的乳化性能。乔卫红等用马来酸酐为起始原料,经过酯化、酰氯化和酰胺化制备了马来酸型阴离子可聚合乳化剂,其具有较低的临界胶束浓度和优良的乳化性能,能显著降低水的表面张力,并可通过调整脂肪醇的碳链长度来控制所合成的表面活性剂的HLB 值。Olivier 等用十二醇和马来酸酐反应得到马来酸单十二酯,再和催化的乙氧基化合物反应得到含32 或41 个氧乙烯基团的非离子乳化剂。另一方面,用甲苯作溶剂,对甲苯磺酸催化,马来酸和聚乙二醇甲醚(含45个氧乙烯基团)反应生成非离子乳化剂。
2.4 马来酸单酰胺型
用马来酸酐和脂肪胺反应,就可以得到羧酸盐的马来酸单酰胺型乳化剂。Gaspar 等将该结构的马来酸单酰胺钠盐乳化剂应用到丙烯酸丁酯的乳液聚合中。Osawa 等用马来酸酐与胺丙基三乙氧基硅烷反应,合成了含硅氧烷的反应性乳化剂,该乳化剂有利于增强涂膜的拒水性和机械性能。唐雅娟通过三步法合成了马来酸单十二胺丙基磺酸钠反应性乳化剂,首先用马来酸酐和十二烷基伯胺开环生成马来酸单十二胺,再用氢氧化钠中和成钠
盐,丙磺酸内酯做磺化剂生成磺酸钠盐,所合成的乳化剂能够参与聚合反应起到内乳化作用,改善乳液的性能。
2.5 马来酸双酰胺型
Klimenkovs首先通过脂肪醇与马来酸酐反应制得马来酸单酯,再与二烷基胺基卤代烷反应得到一种水溶性较差的油状物质,然后将其中的2 个酯键换成相应的酰胺键,合成了一系列马来酸双酰胺的反应性乳化剂。为了改善其水溶性,对氮原子进一步烷基化制得季铵盐。
2.6 富马酸型
在合成马来酸类可聚合乳化剂时,一个重要的问题就是马来酸的衍生物很容易异构成富马酸类。异构过程中双键的活性发生改变,在较高的温度下或者有强酸存在下,异构化很容易发生。富马酸类的乳化剂反应活性更高和更倾向于均聚,这样得到的乳胶液稳
定性较差。乔卫红等用马来酸酐为起始原料,经过酯化、酰氯化、与醇胺生成叔胺盐酸盐、去盐酸盐和季铵化五步反应制备富马酸型阳离子反应性乳化剂。该方法操作简便,反应效率高,可得到高纯度的产品,产品可通过调整脂肪醇的碳链长度来控制所合成表面活性剂的HLB 值,该乳化剂具有优良的乳化性能和聚合稳定性,对乳液的耐电解质稳定性、冻融稳定性和成膜后耐水性均有显著提高。
3.马来酸酐类反应性乳化剂的应用
马来酸酐类反应性乳化剂兼有表面活性单体和表面活性剂的性能,由它制备的乳液具
有很多优点,因而被广泛应用于多种领域,并根据应用的需要,对马来酸酐进行结构修饰,将所需要的官能团或链段引入聚合物中,制备功能性高分子和复合聚合物,有效地增强材料的表面活性、耐水性、机械强度、缓释性、阻垢性及其它性能,以拓展其功能和应用。
3.1 功能化表面活性剂
Tilo Pompe 等运用马来酸酐与烯烃共聚构建成不同的膜,控制不同生物活性分子在其表面的固定,从而体现出相应的表面活性。万印华等以相对分子质量为40 万~ 70 万的丁基胶为原料,与马来酸酐和乙烯胺类化合物反应,制备乳化液膜用表面活性剂,该产品适用范围广,液膜稳定性好,溶胀小,它不仅是一种性能优良的乳化剂,还是有效的膜增强剂。
3.2 增强耐水性
乔卫红等用马来酸酐为起始原料,经过酯化,酰氯化和酰胺化制备了马来酸型阴离子反应性乳化剂,具有优良的乳化性能,能显著降低水的表面张力,提高乳液成膜后的耐水性。徐健等首先以马来酸酐和十二醇为原料制备马来酸酐单十二醇酯,然后与环氧丙基三甲基氯化胺反应合成了新型的马来酸酐双酯型阳离子表面活性单体,它既具有表面活性又能与聚合单体发生聚合反应,可以改善聚合物乳液的稳定性,提高乳液成膜后的耐水性。
3.3 增强机械强度
李宏国等运用马来酸酐与聚丙烯反应制备反应性乳化剂,然后再与聚胺反应,可以有效地控制反应过程中聚合物的形态,增强聚合物的黏结性与相关机械性能。郑柏存等用马来酸酐改性丙烯酸酯制得了建筑用砂浆柔性乳液,它可以提高水泥及产品的黏结强度、耐
久性、柔韧性、耐腐蚀性及附着力。
3.4 缓释剂
陈敏等以尿素、甲醛为原料,以苯乙烯-马来酸酐为乳化剂,运用原位聚合的方法制备草甘膦甲盐微胶囊缓释剂,该剂型可以在杂草的生长期内抑制杂草的生长速度使杂草根部不至于坏死;有利于水土保持和植物生长微生态环境的调节,也有利于保持土壤的肥水,增加作物的产量;同时减少除草剂的用量,也减少农药对环境的污染。
3.5 阻垢分散剂
闫海刚等用反相乳液聚合法合成了高分子聚合物马来酸酐-牛磺酸-丙烯酸-丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠。该产品投加量达到10 mg/L 时对碳酸钙和磷酸钙阻垢率较佳,投加量达到5 mg/L 时对氧化铁分散性能最佳,是一种耐恶劣条件的优良阻垢分散剂。
3.6 其它功能
Teare 等利用等离子体化学沉积聚合马来酸酐于基片上形成聚合刷,然后表面胺解,以此控制苯乙烯引入的表面自由基聚合。陈大为等采用马来酸酐与OP-10 反应,在非离子型乳化剂上引人阴离子基团,使乳化剂兼具非离子型和离子型乳化剂的特点,在不改变乳化剂用量的基础上,使乳化效果和乳液性能明显提高。甄朝晖等[29]以苯乙烯马来酸酐的共聚物树脂作为乳化剂,研究了其对形成蜜胺甲醛树脂微胶囊的乳化和成囊的作用机理。结果表明:乳化剂用量和pH对微胶囊制备的成囊性和ζ 电位有至关重要的作用,它直接影响微胶囊制备的成功以及胶囊粒子的平均粒度和粒径分布。
4 马来酸酐类反应性乳化剂的展望
虽然马来酸酐类反应性乳化剂可以更好地提高乳液的稳定性,但目前开发的品种很少应用十分有限。相对于国外而言,国内的研究还很滞后,有些单位已经注意到这一点,开始投入人力物力进行研发。今后的研究应注意如下几点:①不断开发新的结构和品种,以期找性能更加优异的品种和开拓其应用领域;②加强功能化研究;③加强其在聚合体系中的机理研究;④优化反应条件,以期实现其工业化生产。
文献三:乳化剂的应用研究
随着人们环保意识的不断加强, 关于农药的法规越来越严格, 不仅要求农药性能卓越, 而且还要有良好的环境相溶性, 从而加剧了新农药的开发难度,成功率急剧下降。目前开发一个新农药需历时8~10年, 耗资上亿甚至几亿美元。为此国内外已逐渐将研究开发的重点转移到加工制剂上, 并且由于有机溶剂的有毒、易燃、对眼睛有刺激性以及生产贮运的安全性问题, 以最安全廉价的水为分散介质的一系列新剂型如微乳剂、乳剂、水溶剂、悬浮乳剂、水分散粒剂、泡腾片剂等成为研究热点。由于大多数原药不溶于水, 所以乳化剂的研究、筛选对水性制剂的配制尤为重要。
1 乳化剂的定义
乳化剂( emulsifying agent)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。亲水基一般是溶于水或能被水湿润的基团, 如羟基; 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。但具有两亲性的物质, 不一定都是乳化剂, 如非极性基的拒水性很弱, 而极性基的亲水性又很强, 当把它加入水里, 亲水力显著大于拒水力, 而使整个分子被拉入水中。反之, 其极性基的亲水性太
弱, 而非极性基的拒水性又太强, 因而其整个分子浮于水面,亦不能表现表面活性现象。只有当!两亲性.物质分子一端的亲水力与另一端的拒水力达到一定的平衡时, 才能分别吸附在油和水两种相互排斥的界面上, 形成薄分子层, 降低两相的界面张力, 从而使不溶于水的原药与水均匀混合, 提高原药的分散度, 以便充分发挥原药的作用。
2 乳化剂的无机、有机性值和HLB值
2. 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能团的有机性值(或无机性值) 的线性加和。根据大量的实验比较, 藤田穆规定了化合物中每一个碳原子的有机性值是20, 无机性值( 表1) [ 7] 。
表1 各种基团的无机性值
无机性基 无机性值 无机性基 无机性值 钾、钠、锂(盐) > 500 - NH - NH - ,- O- CO- O- 80 - NH2、-NH3(在成盐时) > 400 - NH 2, - NHR,-NR2 70 C=O 65
- SO3H 250 -COOR 60 - NH - CO- NH - 220 C=NH 50 - CO- NH - 200 - N = N- 30 - COOH 150 -O- 20 - OH 100 双键 2 2. 2 亲水/亲油平衡值
无机性值(亲水) 与有机性值(亲油) 的比值, 称为亲水/亲油平衡值( hy..droph ilyty and lipophilyty ba lance, 简称HLB值), 用来表示乳化剂的乳化能力, 规定亲油性为100% 的乳化剂, 其HLB 为0, 亲水性100% 者为20, 其间分成20等份, 以此表示其亲水、亲油性的强弱和不同用途。
2. 3 乳化剂的HLB 值和适用性 乳化剂的乳化能力与其亲水、亲油的能力有关, 亦即与其分子中亲水、亲油基的多少有关。如亲水的能力大于亲油的能力, 则水包油( O /W )型的乳化体, 即油分散于连续相水中, 反之则称油包水(W /O )型, 即分散到油中
3 乳化剂的分类
乳化剂分为离子型、非离子型、天然三种。离子型乳化剂分为阳离子型和阴离子型两类,阳离子乳化剂主要是胺类及季铵盐, 由于价格昂贵,所以农药多应用阴离子型, 有非极性
的烷烃基或环烃基和极性的羧基或磺酸基等所形成的盐, 如脂肪酸皂、烷基磺酸盐、烷基苯基硫酸盐、磷酸盐等。磺酸类乳化剂中的十二烷基磺酸钠及钙在乳油配制时使用最广, 在水乳剂中使用最多的是分子量较大的磷酸酯类。非离子型乳化剂是品种最多的一类乳化剂, 按亲水基, 这类表面活性剂分为聚乙二醇型和多元醇型两大类。在农药加工中广泛应用的是聚乙型, 如聚氧乙基烷基苯基醚、聚氧乙基烷基醚、聚氧乙基脂肪酸醚酯等。卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯树胶等是天然乳化剂。目前在制剂配制中应用广泛的是混合型乳化剂, 多为非离子型与阴离子型的混合, 也有非离子型乳化剂之间的混合。一般地讲, 非离子型乳化剂的水溶性较强, 无机性弱; 油溶性的阴离子型乳化剂如十二烷基磺酸钙的水溶性较弱, 无机性较强。而多数原药的亲水性值与无机性值却具有同一性, 即亲水性强的原药, 无机性值也强, 亲水性弱的无机性值也弱。可见, 若单用非离子型乳化剂或单用十二烷基磺酸钙均难以与原药的HLB 与无机性相适应。 但若能根据原药的性质, 将上述两类乳化剂做适量配用, 则往往可满足欲配制剂中原药所需的HLB 值及无机性值。这样不仅可扩大对原药的适应范围, 而且可降低乳化剂用量和提高制剂的加工质量。
4 乳化剂的用量
乳化剂用量是在合理选择基础上确定的, 乳化剂的用量和选择密切相关。原药和乳化剂用量是呈一定比例的, 原药越多, 乳化剂用量越大。因为乳化剂用量是能将油溶性的原药包围并有多余的表面活性剂游离在水中, 使药液和表面活性剂在水中形成稳定的定向楔, 产生牢固的复合膜, 使水溶液透明, 否则就混浊。乳化剂的用量只是一个参考值, 即使配方中所有成分的品种及含量都相同, 乳化剂用量也不是一个常量。只有根据各种成分相溶后最终获得的乳化剂量才是对该配方真正适用的最佳特定值。乳化剂用量不宜过大, 也不宜过少, 用量过大张力大, 遇热混浊, 用量过少张力低, 遇冷混浊(破乳)。乳化剂对药剂性能往往具有深刻影响, 认真观察和测试乳化剂与特定害虫及防治系统的互相关系, 有选择地加以应用, 可能是对药剂增效, 节约用药, 减少对环境污染和降低防治成本的最佳最合适的
途径。
五、文献阐述:
该文献主要根据乳化剂的定义,分类及特点,乳化性能鉴定对其应用价值和应用范围做一简单的介绍。
例如我国的农药乳化剂工业自20世纪50年始至今已有将近50年的时间,经过50年的发展,农药乳化剂的科研、生产和应用取得了很大的进步。乳化剂不仅在过去的传统剂型乳油的开发应用中发挥了不可取代的作用,而且在现在正在日益发展的新型水基化剂型如水乳剂、微乳剂、悬浮剂和悬浮乳剂等多种剂型的加工使用中也正在发挥着巨大的作用。
乳化剂对药剂性能具有深刻的影响,乳化剂的有选择利用,对药剂增效,节约用药,减少环境污染以及降低防治成本等方面将有巨大作用。但是对于乳化剂选择方面的理论研究严重不足。在农药助剂领域内,农药乳化剂是品种最多、产量大、应用广、发展一直很快的一大类,它居世界农药表面活性剂需求量的首位,几乎年年都会有新结构品种和新产品问世。随着环保型和水基性农药剂型如水乳剂、悬浮剂和微乳剂等的问世和发展,乳化剂在未来农药领域所扮演的角色不会由于乳油的淡出而有所下降,相反,农药乳化剂的发展,随着中国农药工业的发展而发展,随着农药质量的提高而发展,随着剂型的开发而发展,随着标准的提高而发展,随着环保的要求而发展,随着中国农药出口量的增加而发展,随着各项要求与世界接轨而发展,随着乳化剂应用技术的改变而发展。总之,乳化剂的发展,需要进一步的基础研究,加大科研力度,不能停止在前人所开发的现有品种基础上。对每个单体乳化剂进一步实现精细化生产,加强单体质量的提高及衍生产品的开发,这样才能满足农药加工的需要。而如果在乳化剂选择方面能够取得理论性的研究进展,将会对
农药的应用与发展起到更巨大的推动作用,乳化剂本身也必将得到更好更快的发展,在农药剂型的研究开发中发挥更大的作用。
六、检索体会:
通过对乳化剂的应用的检索,从各类的文献中不难看出,乳化剂已开始被开发广泛应用到食品加工、农药和乳液聚合等化学化工产业中。乳化剂在各类领域中扮演着一个重要桥梁的角色。
众所周知,表面活性剂是具有两亲性的物质,即同时具有亲水基和亲油基,而可以降低表面张力。乳化剂正是表面活性剂的一种,当“两亲性”物质分子吸附在油和水两种相互排斥的界面上时, 一端的亲水力能够与另一端的拒水力达到一定的平衡,形成薄分子层,降低两相的界面张力,从而使不溶于水的原药与水均匀混合,提高原药的分散度,这时的表面活性剂就是乳化剂。因此乳化剂一般被定义为是能促使两种互不相溶的液体形成稳定乳状液的物质, 是制备农药乳状液并赋予乳状液一个最低稳定度的物质,它同时具有亲水和亲油基。
正因为乳化剂具有如此的特性,所以对乳化剂应用的研究、筛选对水性制剂的配制尤为重要。通过对该课题的检索,深深被乳化剂的应用研究所吸引,如何具体地把各类乳化剂应用到各个化工领域中是一个值得深究探索的课题。
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