客問:“使用 OP-10、K12 和氨基硅油通過轉相乳化法制備水包油(O/W)溶液”的穩(wěn)定性問題
來源:AI+修改 作者:強力化工 發(fā)布時間:2025-06-16 10:19 閱讀次數(shù):14

客戶提問:關于使用 OP-10、K12 和氨基硅油通過轉相乳化法制備水包油(O/W)溶液的穩(wěn)定性如何?需從成分特性、乳化劑搭配、工藝條件等多方面綜合分析,以下是具體解析:

一、核心成分對穩(wěn)定性的影響

1. 乳化劑體系分析

  • OP-10(辛基酚聚氧乙烯醚)
    非離子表面活性劑,HLB 值約 13-15,適用于 O/W 型乳化體系,具有較好的耐電解質(zhì)性和化學穩(wěn)定性,能降低油 - 水界面張力,形成穩(wěn)定的界面膜。
  • K12(十二烷基硫酸鈉,SDS)
    陰離子表面活性劑,HLB 值約 40,用量僅 0.1 克(占乳化劑總量 2%),主要作用可能是調(diào)節(jié) HLB 值或增強界面膜強度,但陰離子基團易與陽離子物質(zhì)(如氨基硅油)發(fā)生電荷作用,可能導致乳液聚沉。

2. 油相成分(氨基硅油)

氨基硅油分子中含極性氨基(-NH?),呈弱堿性,易在水中離解為帶正電的基團(-NH??)。而 K12 的硫酸根(-SO?2?)帶負電,兩者可能通過靜電作用結合,破壞乳化劑界面膜,導致乳液分層或破乳。

二、HLB 值匹配性計算

1. 混合乳化劑 HLB 值

公式:
代入數(shù)據(jù):

氨基硅油的 HLB 需求通常為 10-16(O/W 體系),14.52 在合理范圍內(nèi),理論上具備乳化可行性。

2. 潛在問題

氨基硅油的 HLB 需求可能受氨基取代度影響:氨基含量越高,極性越強,所需 HLB 值越高。若實際 HLB 值與需求存在偏差,可能導致油滴聚結。

三、轉相乳化法的工藝影響

1. 乳化劑用量與油相比例

  • 乳化劑總用量 5 克,油相(氨基硅油)12.5 克,乳化劑 / 油相質(zhì)量比為 1:2.5,處于常見范圍(1:1-1:10),但需確認水相用量是否足夠(O/W 體系油相占比通?!?0%)。
  • 若乳化劑用量不足或分散不均,可能導致界面膜不完整,乳液顆粒粗大,穩(wěn)定性下降。

2. 轉相操作關鍵點

  • 溫度控制:需維持在氨基硅油的熔點以上(通常 50-80℃),確保油相均勻分散;
  • 攪拌速度:轉相時需高強度攪拌,避免局部乳化劑濃度不均,否則易形成粒徑分布寬的乳液;
  • 轉相點判斷:從油包水(W/O)轉至水包油(O/W)時,體系黏度會發(fā)生突變,若操作不當(如加水速度過快),可能導致轉相不完全,乳液分層。

四、穩(wěn)定性風險總結

1. 主要風險因素

  • 電荷相容性問題:K12(陰離子)與氨基硅油(陽離子性)的靜電作用可能破壞乳化體系,是穩(wěn)定性的最大隱患;
  • 乳化劑組合優(yōu)化不足:非離子(OP-10)與陰離子(K12)的搭配未充分考慮油相極性,若替換為非離子與陽離子表面活性劑(如十六烷基三甲基溴化銨,CTAB),可能改善相容性;
  • K12 用量雖少但影響顯著:即使 0.1 克,陰離子基團仍可能與氨基硅油發(fā)生微弱電荷作用,長期存放易導致乳液絮凝。

2. 穩(wěn)定性驗證建議

  • 短期觀察:制備后靜置 24 小時,觀察是否分層、出現(xiàn)油滴或絮狀物;
  • 離心測試:3000 轉 / 分鐘離心 15 分鐘,若出現(xiàn)沉淀或分層,說明穩(wěn)定性差;
  • pH 值調(diào)節(jié):氨基硅油的堿性可能影響體系 pH,建議將 pH 控制在 6-8,減少氨基離解程度,降低與 K12 的電荷作用。

五、優(yōu)化建議

1. 乳化劑體系調(diào)整

  • 替換 K12 為陽離子表面活性劑(如 CTAB),或使用非離子表面活性劑(如吐溫 - 80)單獨乳化,避免電荷沖突;
  • 增加 OP-10 用量至 6-8 克,減少或去除 K12,提高非離子乳化劑的占比,增強體系穩(wěn)定性。

2. 工藝優(yōu)化

  • 采用 “初生皂法” 或 “機械乳化法” 替代轉相乳化法,避免轉相過程中的操作誤差;
  • 分階段乳化:先將 OP-10 與氨基硅油混合均勻,再緩慢加入含少量電解質(zhì)的水相,強化界面膜形成。

結論

僅從當前配方(OP-10 4.9 克、K12 0.1 克、氨基硅油 12.5 克)和轉相乳化法來看,水包油溶液的穩(wěn)定性可能較差,主要風險來自 K12 與氨基硅油的電荷不相容性。若需提升穩(wěn)定性,需優(yōu)先調(diào)整乳化劑類型(避免陰離子與陽離子性油相混合),并優(yōu)化乳化工藝參數(shù)。建議通過實驗驗證乳液粒徑分布、離心穩(wěn)定性及長期存放效果,進一步優(yōu)化配方。



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