專利名稱：一種油包水型納米乳液的低能耗制備方法
技術領域：
本發明涉及一種油包水型納米乳液的制備方法，具體就是通過簡單的溫度和組成的改變來實現油包水型納米乳液的制備，屬于乳液制備技術領域。
背景技術：
納米乳液與普通乳液相比液滴粒徑小，分散均勻，有很高的動力學穩定性，能夠在數月甚至數年內不發生明顯的絮凝、聚結和分層，在石 油開采、醫藥、食品、建筑節能、混凝土節水養護、農業、造紙、人造板、特種陶瓷、輕工等領域能更好地得到廣泛的應用。納米乳液的傳統高能制備方法雖能批量生產，但耗能高、成本高，且易污染制劑；對于低能法制備的納米乳液，近年來也取得了較大的進展，但是目前的納米乳液大多為水包油型，而對于油包水型的納米乳液的低能法研究還較少。中國專利文獻CNl01443436A公開了一種《制備油包水和水包油納米乳液的方法》，通過下列程序制備了一種具有相當動力學穩定性的油包水型納米乳液制備一個均勻的水/油共混物，該共混物的界面張力低于lmN/m ;在由油或水組成的分散相內，通過添加選自非離子、陰離子、聚合物表面活性劑中的表面活性劑，稀釋之前得到的共混物。上述專利中形成共混物時需要至少兩種不同HLB值的表面活性劑，并且要求先將表面活性劑溶解在油相中，然后在劇烈攪拌下添加水。此外這種方法對所使用的表面活性劑要求較高，尤其提到使用了一種聚合物表面活性劑和烷基葡萄糖苷類的非離子表面活性劑。因此上述專利的制備方法仍然存在很大的局限性。
發明內容
針對現有油包水型納米乳液制備技術存在的不足，本發明提供一種原料易得、操作簡單、節約能量、成本低的油包水型納米乳液的低能耗制備方法，該方法制得的油包水型納米乳液具有粒徑細小、分散相可控和長期穩定性高的特點。本發明的油包水型納米乳液的低能耗制備方法，包括以下步驟(I)取油相、非離子表面活性劑和水相在室溫下攪拌混合均勻，制成水包油型乳液，其中油相與水相的體積比為3 :7-7 :3，非離子表面活性劑與水相的質量比為0. 2-0. 5 ；所使用的非離子表面活性劑可以是單一表面活性劑，也可以是兩種表面活性劑任意比例的混合物。(2)將上述水包油型乳液在攪拌下控溫至20° C-80。C，保持此溫度I分鐘-5分鐘，水包油型乳液變化至一種淡藍色半透明狀的前驅體； 攪拌速度可以控制在50-600轉/分鐘。(3)將至少一種油溶性非離子表面活性劑溶解于一定量的與步驟(I)相同的油相中，然后將該油相在20° C-80° C下加進步驟(2)中得到的淡藍色前驅體中，沖稀淡藍色前驅體，使整個體系中的油相與水相的體積比不低于7 3 (只要不低于7 :3，沒有上限)，表面活性劑的總質量(步驟(I)中的非離子表面活性劑和步驟(3)中的油溶性非離子表面活性劑的質量總和)與水相的質量比為0. 3-1. 0，之后在攪拌下使整個體系的溫度達到室溫，制備成穩定的油包水型納米乳液。所述油相是指制備油包水型納米乳液的連續相，可以是各種極性或者非極性的油性，如氣制油、石蠟油、柴油、花生油、菜籽油、異丙基豆蘧酸酯、癸烷、辛烷等。所述水相是指制備油包水型納米乳液的分散相，可以是去離子水，也可以是溶解有醇、無機鹽或者其他電解質的去離子水。步驟(I)中的表面活性劑是單一或者兩種非離子表面活性劑任意比例的混合物，其要求是與油相和水相混合后能在一定溫度范圍內形成藍色半透明的前驅體。通常是對溫度敏感的聚氧乙烯類非離子表活性劑或多元醇酯類非離子表面活性劑，如烷 基酚聚氧乙烯醚系列(壬基酹聚氧乙烯(9. 7)醚)、CE系列(如C12E4)、Span (如Span80)和Tween (如Tween80)系列的表面活性劑。步驟(3)中所使用的油溶性非離子表面活性劑為聚氧乙烯類非離子表活性劑或多元醇酯類非離子表面活性劑，包括烷基酚聚氧乙烯醚系列(壬基酚聚氧乙烯(2 )醚)、Span系列(如Span80、Span60等)、CE系列(如C12E2)和甘油酯系列(如甘油單油酸酯等)。根據本發明方法制備出的油包水型納米乳液的粒徑在50nm至500nm之間，并且具有很高的穩定性，通常放置半年無明顯變化。采用其它與上述本發明方法不同的步驟制備的混合物，即使與本發明具有相同的組分，也不具有油包水型納米乳液的特征，通常得到的為普通的微米級粒徑的粗乳液。本發明組分簡單，操作實施簡便，制備出了粒徑細小、長期動力學穩定的油包水型納米乳液，具有能耗小、成本低的特點。
圖I不同乳化方式或者步驟得到的乳液外觀圖，其中(a)根據本發明方法制備的油包水型納米乳液外觀圖；(b)直接在80° C下混合制備的乳液外觀圖；(c)直接在室溫下用乳化機高速攪拌制得的乳液外觀圖。圖2相同油水比下，納米乳液粒徑隨著表面活性劑與水的質量比的變化示意圖。
具體實施例方式實施例I按1:1的比例稱取等體積的白油和去離子水，各5ml，再按任意比例稱取I. 5gSpan80和TWeen80的混合物(HLB值(表面活性劑親水親油平衡值)=10. 3)，將各組分在室溫下緩慢磁力攪拌至均勻，制成水包油型乳液。將此水包油型乳液升溫至80°C，保持2分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取I. 309g Span80于15ml白油中，攪拌條件下加熱到80°C,然后趁熱倒入淡藍色的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到外觀呈淡藍色粒徑為70nm—120nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=4 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 56，最終體系的HLB值為7. 5。如果所有的最終組成均相同，而僅僅是把所有的組分直接混合，無論是在80° C下直接緩慢攪拌還是在室溫下用乳化機高速攪拌均得到粒徑為I U m-5 y m的粗乳液。并且外觀呈現乳白色。如圖I所示，(a)為使用本發明所述方法制備的乳液呈現淡藍色，說明其粒徑細小；而未使用本發明方法的其他兩種方法(b)和(C)得到的乳液呈現乳白色，證明其粒徑較大。實施例2稱取等體積的白油和I. OM NaCl的水溶液,各5ml,再稱取I. 5g Span80和Tween80的混合物(HLB=IO. 3)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系升溫至53°C附近，保持3分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取0.929g Span80于15ml白油中，攪拌條件下加熱到53° C附近，然后趁熱倒入淡藍色的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到粒徑為 100nm-150nm的油包鹽水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=4 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 49，最終體系的HLB值為8。實施例3按體積比7 3的比例的稱取白油和去離子水，分別為11. 7ml和5ml，再稱取I. 5gSpan80和Tween80的混合物(HLB=IO. 3)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系升溫至53° C附近，保持3分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取0. 929g Span80于8. 3ml白油中，攪拌條件下加熱到53° C附近，然后趁熱倒入淡藍色的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到粒徑為100nm-150nm的油包鹽水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=4 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 49，最終體系的HLB值為8。實施例4按體積比3 7的比例的稱取白油和去離子水，分別為2. 2ml和5ml，再稱取I. 5gSpan80和Tween80的混合物(HLB=IO. 3)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系升溫至80°C，保持3分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取0. 929g Span80于17. 8ml白油中，攪拌條件下加熱到80°C，然后趁熱倒入淡藍色的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到粒徑為100nm-150nm的油包鹽水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=4 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 49，最終體系的HLB值為8。實施例5按1:1的比例稱取等體積的白油和去離子水，各5ml，再稱取I. 5gSpan80和Tween80的混合物(HLB=IO. 3)，將各組分在室溫下緩慢磁力攪拌至均勻，制成水包油型乳液。將此水包油型乳液升溫至80° C，保持2分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取1.309g Span80于45ml白油中，攪拌條件下加熱到80° C，然后趁熱倒入淡藍色半透明前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到粒徑為70nm-120nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=10 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 56，最終體系的HLB值為7. 5。實施例6按1:1的比例稱取等體積的白油和去離子水，各5ml，再稱取I.5g Span80和Tween80的混合物(HLB=IO. 3)，將各組分在室溫下緩慢磁力攪拌至均勻，制成水包油型乳液。將此水包油型乳液升溫至80°C，保持2分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取I. 309g Span80于6. 7ml白油中，攪拌條件下加熱到80° C,然后趁熱倒入淡藍色半透明前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到粒徑為70nm-120nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=7 :3，表面活性劑與水的質量比為0. 56，最終體系的HLB值為7. 5。實施例I 稱取等體積的柴油和去離子水，各5ml，再稱取I. 5g Brij30 (C12E4)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系升溫至40° C附近，保持2分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取I. 5g表面活性劑C12E2于IOml柴油中，攪拌條件下加熱到40°C附近，然后趁熱倒入淡藍色半透明狀的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到粒徑為50nm-80nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=3 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 6，最終體系的HLB值為7. 8。實施例8稱取等體積的柴油和I. 5M NaCl水溶液，各5ml，再稱取I. 5g Bri j30(C12E4)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系控溫至20° C，保持I分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取I. 5g表面活性劑C12E2于IOml柴油中，攪拌條件下控溫到20° C，然后倒入淡藍色半透明狀的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然恢復到室溫，得到粒徑為50nm-80nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=3 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 6，最終體系的HLB值為7. 8。實施例9稱取等體積的柴油和I. 5M NaCl水溶液，各5ml，再稱取I. 5g Bri j30(C12E4)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系控溫到20°C，保持5分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取I. 5g表面活性劑C12E2于IOml柴油中，攪拌條件下控溫到20° C，然后倒入淡藍色半透明狀的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然恢復到室溫，得到粒徑為50nm-80nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=3 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 6，最終體系的HLB值為7. 8。實施例10稱取等體積的柴油和I. 5M NaCl水溶液，各5ml，再稱取0. 75g Brij30 (C12E4)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系控溫至20° C，保持I分鐘，形成淡藍色半透明狀的前驅體。稱取0. 75g表面活性劑C12E2于IOml柴油中，攪拌條件下控溫到20° C，然后倒入淡藍色半透明狀的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然恢復到室溫，得到粒徑為200nm-250nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=3 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 3，最終體系的HLB值為7. 8。實施例11稱取等體積的柴油和I. 5M NaCl水溶液，各5ml，再稱取2. 5g Bri j30(C12E4)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系控溫至20° C，保持I分鐘，變化至淡藍色半透明狀的前驅體。稱取2. 5g表面活性劑C12E2于IOml柴油中，攪拌條件下控溫到20° C，然后倒入淡藍色半透明狀的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然恢復到室溫，得到粒徑為20nm-60nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=3 :1，表面活性劑與水的質量比為1，最終體系的HLB值為7. 8。實施例12稱取等體積的花生油和去離子水，各5ml,再稱取I. 5g Span80和Tween80的混合物(HLB=IO. 3)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將此體系升溫至80°C，保持2分鐘，變化至淡藍色半透明狀的前驅體。
稱取I. 309g Span80于15ml花生油中，攪拌條件下加熱到80°C，然后趁熱倒入淡藍色半透明狀的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到粒徑為70nm-120nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下油水體積比=4 :1，表面活性劑與水的質量比為0. 56，最終體系的HLB值為7. 5。實施例13稱取6組等體積的白油和去離子水，各10ml，分別于燒杯中。再稱取6組不同質量的Span80和Tween80的混合物(HLB=9. 5)，混合物的質量分別為2. 0g、2. 5g、3. 0g、3. 5g、4. 0g、5. Og,即一系列不同表面活性劑和水的質量比(分別為0. 2,0. 25,0.3,0. 35,0.4,0. 5)。室溫下緩慢磁力攪拌至均勻。將所有體系升溫至80° C，保持2min，變化至淡藍色半透明狀的前驅體。稱取6 組分別為 I. 24g、l. 55g、l. 86g、2. 17g、2. 48g、3. lgSpan80 于 13. 3ml 白油中，均在攪拌條件下加熱到80° C，然后趁熱分別倒入對應的淡藍色半透明狀的前驅體中，最后攪拌條件下使整個體系自然冷卻到室溫，得到粒徑為70nm-120nm的油包水型納米乳液。具體的最終組成如下所有的油水體積比=7 :3，6組樣品中的表面活性劑與水的質量比分別為0. 32、0. 41,0. 49,0. 57,0. 65,0. 81，最終體系的HLB值均為7. 5。具體的乳液滴粒徑變化如圖2所
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權利要求
1.一種油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是包括以下步驟 (1)取油相、非離子表面活性劑和水相在室溫下攪拌混合均勻，制成水包油型乳液，其中油相與水相的體積比為3 :7-7 :3，非離子表面活性劑與水相的質量比為0. 2-0. 5 ； (2)將上述水包油型乳液在攪拌下控溫至20°C-80° C，保持此溫度I分鐘-5分鐘，水包油型乳液變化至一種淡藍色半透明狀的前驅體； 攪拌速度可以控制在50-600轉/分鐘。
(3)將至少一種油溶性非離子表面活性劑溶解于一定量的與步驟(I)相同的油相中，然后將該油相在20-80° C下加進步驟(2)中得到的淡藍色前驅體中，沖稀淡藍色前驅體，使淡藍色前驅體中的油相與水相的體積比不低于7 :3，表面活性劑的總質量與水相的質量比為0. 3-1. 0，之后在攪拌下使整個體系的溫度達到室溫，制備成穩定的油包水型納米乳液。
2.如權利要求I所述油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是所述油相是指制備油包水型納米乳液的連續相。
3.如權利要求2所述油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是所述油相為氣制油、石蠟油、柴油、花生油、菜籽油、異丙基豆蘧酸酯、癸烷或辛烷。
4.如權利要求I所述油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是所述水相是指制備油包水型納米乳液的分散相。
5.如權利要求4所述油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是所述水相是是去離子水或是溶解有醇、無機鹽或者其它電解質的去離子水。
6.如權利要求I所述油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是所述步驟(I)中的非離子表面活性劑是對溫度敏感的聚氧乙烯類非離子表活性劑或多元醇酯類非離子表面活性劑。
7.如權利要求I所述油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是所述步驟(I)中的非離子表面活性劑是單一非離子表面活性劑或者兩種非離子表面活性劑任意比例的混合物。
8.如權利要求I所述油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是所述步驟(3)中的油溶性非離子表面活性劑為聚氧乙烯類非離子表活性劑或多元醇酯類非離子表面活性劑。
9.如權利要求I所述油包水型納米乳液的低能耗制備方法，其特征是所述步驟(2)中攪拌的速度為50-600轉/分鐘。
全文摘要
本發明提供了一種油包水型納米乳液的低能耗制備方法，包括以下步驟(1)取油相、非離子表面活性劑和水相在室溫下攪拌混合均勻，制成水包油型乳液；(2)將上述水包油型乳液在攪拌下控溫至20°C-80°C，保持此溫度1分鐘-5分鐘，水包油型乳液變化至一種淡藍色半透明狀的前驅體；(3)沖稀淡藍色前驅體，使淡藍色前驅體中的油相與水相的體積比不低于73，表面活性劑的總質量與水相的質量比為0.3-1.0，之后在攪拌下使整個體系的溫度達到室溫，制備成穩定的油包水型納米乳液。本發明組分簡單，操作實施簡便，制備出了粒徑細小、長期動力學穩定的油包水型納米乳液，具有能耗小、成本低的特點。
文檔編號B01F3/08GK102755847SQ20121024699
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月17日 優先權日2012年7月17日
發明者孫德軍, 徐健, 朱騰, 李偉, 江晶晶, 潘紅, 趙春花 申請人:山東大學