反相乳液聚合是指把水溶性单体溶于水中形 成胶束，含瓜尔胶的反相乳液稳定性的研究,在乳化剂的作用下将其分散于非极性溶剂 中，以油包水（W/0)型乳液形式进行聚合。由于反 相乳液聚合的引发、链增长均在胶束中进行，反应 活化能低、反应速率快、反应热得到及时转移，因而 反相乳液聚合具有产物的相对分子质量大、相对分 子质量分布窄、水溶性好及副产物少等特点[1]。丙 烯酰胺、丙烯酸等乙烯基单体的共聚和均聚反 应[2_6]常采用反相乳液聚合;淀粉、纤维素和壳聚糖 等天然高分子通过反相乳液聚合接枝乙烯基单体 的反应也越来越受到人们的关注[7_12]。

反相乳液的稳定性是顺利进行反相乳液聚合 的前提。尚小琴等[13]在研究含固相淀粉反相乳液 的稳定性时发现，乳化剂亲水-亲油平衡（HLB)值 对乳液类型及其稳定性影响显著，固体淀粉的存在 有利于提高反相乳液的稳定性；林胜任等[M]在研 究含固相羧甲基植物胶粉反相乳液的稳定性时发 现，胶粉用量和pH对乳液的稳定性影响较小。但 目前关于含固相瓜尔胶的反相乳液稳定性的研究还很少。瓜尔胶舄溶于水，il，瓜尔胶的质圼分 数为2.5%时，K水溶液的黏度高达6 〇〇〇 mPa * s, 远卨于淀粉、纤维素和壳聚糖等水溶性衍生物溶液 的黏度

本工作以液体石蜡为油相，质量分数为2. 5% 的瓜尔胶水溶液为水相,考察丫 Span80/CiP -10复 合乳化剂的HLB值及其含量、反相乳液中水相含 虽、十六醇含M及搅拌转速对乳液类甩及K稳定性 的影响，并使用显微镜及粒度分析仪对乳液的结构 进行^表征u

1实验部分

1.1原料

瓜尔胶：X业级，禾丰化丁.有限公司；液体石 蜡:化学纯，天汴市富宁精细化丁.有限公d ; Span80: 化学纯，天汴市科密欧化7:试剂有限公nj;OP - 10: 化7纯，上海凌峰化7:试剂有限公TTh十六醇:化7 纯,上海化7实际采购供应fi:联化丄厂_

1.2含瓜尔胶的反相乳液的制备

将一定量的液体石蜡加人到250 mL的烧杯 屮，再分别加人一定量的Span80、OP - 10、十六醇， 加热沖搅拌.使十六醇完全溶解，制得油相，

在搅拌状态下，将一定屋的质量分数为2. 5% 的瓜尔胶水溶液缓慢加人到油相中，继续搅拌-段 时间，制得含瓜尔胶的反相乳液。

1-3电导率的测定

采用Metrohm公司712项电导率仪测定乳液 的电导率。液体石蜡的电导率约为〇7而水溶液为 良好导体3若乳液的电导率约为〇,则其连续相为 石蜡,乳液为W/O甩;若乳液的电导率较大，则连 续相为水相,乳液为0/W型&

1.4稳定性的测定

将一定量的乳液倒人带刻度的最筒中，将其置 于40 t的烘箱中2 h，记录乳液层的变化。若乳液 层未发生变化，则说明乳液稳定性较好;若乳液发 生水油分层，则说明乳液稳定性差。按式（1 )计算 乳液的稳定性系数（0):

e = v/vn(1)

式中，V为2 h后乳液层的体积，K为初始乳液层的 体积。

1.S结构表征

采用Olmpus公司TH4 -200型显微镜观察乳 液的结构。采用Malvern公司Malvern -200型粒 度分析仪测定稳定乳液的粒径及其分布。

2结果1讨论

2.1乳化剂的HLB值对乳液类型及其稳定性的 影响

乳化剂的类型育接影响反相乳液的稳定性，含瓜尔胶的反相乳液稳定性的研究,也足成功进行聚合反应的必要条件单一的非离子 甩乳化剂较难维持乳液的稳定性，而高HLB值和低 HLB值的非离子沏乳化剂的复配体系能够维持乳 液的稳定型。实验采用非离子型SpanSO/OP - 10 复合乳化剂。

瓜尔胶水溶液的黏度很大，使得其作为分散相 很难均匀地分散在油相中；$乳化剂的HLB位过小 时，胶束膜的厚度增加;乳化剂的HLB值过大时，溶 液鉍山W/0型转变为0/W型，

Span80/OP - 10 g合乳化剂的HLB值对乳液 的电导率和^的影响见图L

巾罔I可知，当HLB值为5.32〜7. 36时，乳液 的电导率为为1.0,乳液为W/O型，乳液无分 层现象，其稳定性高；当HLB值为7.36 ~ 9.38时，0 接近于1. 〇,即乳液稳定性较好，但乳液电导率的急 剧增大使得乳液幵始发生由W/0型向0/W型的 相转变；，HLB值为9. 38 ~ 11.5时，乳液的电导率 呈下降趋势，但0仍接近于1. 〇,此时乳液已经究成 f相转变，形成了稳定的〇/W型乳液；当HLB伹 大于11.5时，乳液的电导率和稳定性都不断的下 降，此时乳液处于不稳定状态。山此可见,乳化剂 的HLB值不仅影响乳液的稳定性，而且影响乳液的 类型。Span80/OP - 10复合乳化剂HLB值在 5. 32 -7.36之间时，体系能形成稳定的含瓜尔胶的 反相乳液体系。综合考虑HLB值、体系黏度及生成 的胶束膜厚等因素，乳化剂的最佳HLB值为7.36 a 2.2乳化剂含量对乳液类型及其稳定性的影响 乳化剂含量对乳液的电导率和6的影响见图 2。从图2知，当Span80/OP - 10复合乳化剂的质 量分数（基于油相的总质量）小于2. 5%时,乳液的 0小，即乳液的稳定性差，且其电导率较大,乳液为 不稳定的0/W型；当Span80/OP - 10复合乳化剂 的质量分数大于2.5%时，乳液的电导率为〇,乳液 为W/O型,乳液的(9随Span80/OP -丨0复合乳化 剂含量的增加而增大。这是由于含量过低的乳化 剂不足以有效降低油水界面的张力，使得分散相胶 束尺寸较大而易于沉降,导致乳液的稳定性差。当 Span80/OP-10复合乳化剂的质量分数大于10% 时,乳液的0 = 1. 〇,电导率为〇,乳液为稳定的反相 乳液。乳化剂的含量过高会增加界面层的厚度，因 此Span80/OP -】0复合乳化剂的最佳质量分数 为 10%。

2.3十六醇含置对乳液类型及其稳定性的影响

含瓜尔胶的反相乳液由于油相的黏度小和水 相（瓜尔胶水溶液）的黏度过大，导致部分瓜尔胶水 溶液破乳沉淀下来。作为助稳定剂的十六醇有利 于提高乳液的稳定性。十六醇含量对乳液的电导 率和0的影响见图3^从图3可知，十六醇的加人 对乳液的电导率影响不大，未改变乳液的类型，含瓜尔胶的反相乳液稳定性的研究,但可适当地提高乳液的稳定性。这可能是十六醇分 子上的羟基与OP -10上的亲水基团之间通过氢键 发生了作用，增加了界面膜的强度，因此反相乳液 的稳定性稍有提高[13、十六醇含量过高会使得体 系的黏度过度增大，造成生产成本的增大，因此十 六醇的最佳质量分数为3. 75% (基于油相的总质

童

2.4水相含置对乳液类型及其稳定性的影响

瓜尔胶是天然胶中黏度最大的胶，可在热水或 冷水中均匀分散、形成黏稠液。质量分数为2. 5% 的瓜尔胶水溶液的黏度高达6 000 mPa • s,瓜尔胶 含量过高时会使得它在水中溶解不均匀。因此瓜 尔胶水溶液中瓜尔胶的最佳质量分数为2.5%。

反相乳液中水相含董对乳液的电导率和和沒的 影响见图4。

由图4可知，由于瓜尔胶是一种非离子型天然 高分子，分子中含有较多不能电离的羟基，因此瓜 尔胶水溶液的加人对乳液的电导率影响不大。当水相体积分数大于33%时,乳液的0降低，这是由 于胶束粒径增大，从而使胶束间相互碰撞和聚结的 几率增大，即乳液的稳定性下降。因此最佳的水相 体积分数约为33%，即油勻水的体积比为2 : 1 n 2.5搅拌转速对乳液类型及其稳定性的影响

在乳化过程中，搅拌的作用是把水相分散成液 珠，因此选择合适的搅拌转速有利于形成和维持稳 定的胶束。将水相加至油相时，为了使分散相胶束 较小且能均匀地分散在油相中，需要加快搅拃转 速。但揽拌转速太快时，由于物料内部的剪切力过 大导致胶束表而乳化剂脱附,且过快的搅拌转速将 赋予胶束很大的动能，当胶束的动能超过胶朿|‘H]的 势能屏障吋.胶束就会发生聚结，使乳液变得不 稳定s

搅扑转速对乳液的电4率和0的影响见图5 由图5可见，当搅拌转速小于2 100 r/min时，随搅 拌转速的提高,乳液的0行所提高，即W/O甩乳液 的稳定性有所提高;搅拌转速在2 100 ~ 2 500 r/tnin 时，乳液的0基本不变，即乳液的稳定性趋于平稳。 为避免过大的搅拌转速使得瓜尔胶发生机械降解， 最佳搅拌转速为2 100 r/min。

2.6乳液结构表征

含瓜尔胶的反相乳液的显微照片见图6D从图 6 nj知，在含有瓜尔胶的反相乳液中，通过溶解的瓜 尔胶表面吸附乳化剂而得到稳定的球形胶束，胶束 的儿何形状均-，为球形，没有塌陷或者变形，呈分 散状，互不粘连，说明乳液的动力学稳定性较好n 2.7乳液的粒径及其分布

含瓜尔胶的反相乳液胶束的粒径及其分布见 图7。从图7可见，稳定的反相乳液胶束的平均粒

径小于10且粒杼分布较窄，为卜•步在反相乳液

中改性瓜尔胶提供了依据

3结论

(1〕当SpanSO/OP - 10复合乳化剂的HLB值 为5. 32 ~7. 36时,含瓜尔胶的反相乳液稳定性的研究,乳液为W/O型,其稳定性高；当 HLB值为7.36~8.38时，随HLB值的增大，乳液 开始发生由W/〇瑯向0/W型的相转变。十六醇 的加人有利于提高乳液的稳定性;随反相乳液中水 相含量的增加，胶束粒径增大,乳液的稳定性下降; 搅拌转速的提卨有利于乳液稳定性的提高,但过高 的搅拌转速使得瓜尔胶发生机械降解。

(2)反相乳液的最佳制备条件为:Span80/OP - 10复配乳化剂的HLB值和质景分数分别为7. 36 和10% ,反相乳液中水相体积分数33%，十六醇质 景分数3.75% ,搅拌转速为2 100 r/min

(3)反相乳液中的胶束为球形且呈分散状，平 均粒径小于10 (Jim且粒径分布较申。