基于功能性微粒制备的Pickering乳液及其应用性研究

发布时间：2020-04-10 15:10

【摘要】：Pickering乳液是一种由固体粒子稳定的乳液,并已经在很多领域得到应用。功能性颗粒制备的Pickering乳液使乳液带有粒子本身的功能化特性,目前已经受到越来越多的关注,并有很高的潜用价值。现在Pickering乳液在造纸施胶剂方面的研究已经有很多,但是将功能性颗粒制备的Pickering乳液引入造纸工业和废水处理方面的研究尚属空白,为开发新的造纸施胶乳液体系以及废水处理体系,本论文对功能性颗粒制备的Pickering乳液的稳定性、稳定机理、刺激响应性和施胶稳定性等方面进行了研究,并系统的研究了磁性Pickering乳液液膜体系对废水中酚类化合物的提取,为新型造纸施胶剂以及废水处理体系提供理论依据和技术支持。1.磁性纳米Fe304颗粒乳化制备稳定的ODSA乳液。pH会影响颗粒表面的带电性以及在油水界面处的吸附行为,pH7.2时,乳液的静置稳定性逐渐提高。ODSA与正十二烷复配体积比为1：1时,乳液的稳定性最好。颗粒用量临界值为1.0wt%,颗粒用量过多时团聚现象严重,不利于乳液的稳定性。SEM和CLSM显示了颗粒以团聚状态分布在油水界面处,并通过拉曼光谱分析颗粒膜的致密程度。乳液表现为剪切稀化流体,且有较强的内部结构和修复功能。乳液在磁场力影响下,颗粒受磁吸引力从界面处发生脱附,使乳液发生破乳,且去除磁铁后乳液无法恢复。2.在纳米Si02表面接枝甲基丙烯酸-N,N-二甲基胺基乙酯(DMAEMA)制备稳定的ODSA乳液。考察了改性颗粒的表面形貌,粒径分布和热稳定性等。PDMAEMA是一种弱电解质,碱性条件下,颗粒之间排斥力增大,吸附在油水界面处的颗粒有效粒径降低,乳液稳定性提高。颗粒用量临界值为1.0wt%,乳液的弹性模量与连续相中的三维网络结构相关。通过CLSM分析颗粒在界面处的吸附行为以及乳液的动态变化,在静置过程中连续相中的游离颗粒逐渐形成网络结构起到阻隔和桥梁作用,降低乳液的碰撞和聚并,使乳液保持稳定状态。拉曼分析表明,乳液在放置24 h后,ODSA基本水解,施胶性能降低。3.在水环境中用AKD改性纳米微晶纤维素,以改性产物作为乳化剂制备AKD乳液。并分析表征了改性后纳米微晶纤维素表面的物化性质和形貌变化。改性后的纳米微晶纤维素表面疏水性提高,可以降低水的表面张力到54 mN/m。改性纳米微晶纤维素用量为3.0 wt%时制备的AKD乳液的稳定性较好,当NaCl用量为水相的0.002 wt%时,乳液稳定性最好。通过AKD乳液的模型物可知,改性纳米微晶纤维素以致密的排列方式包覆在油滴表面。随AKD用量的增多,纸页的施胶性能提高。4.对纳米Fe304颗粒进行疏水改性,制备稳定的油包水型Pickering乳液,分散在外水相形成Pickering乳液液膜。Pickering乳液的稳定性是乳液液膜提取的重要因素,载体用量对提取率影响最大,有助于提高传质浓度梯度,提高提取率。乳水比为1：5,TBP用量为30%时,液膜体系在5 min内即可达到80%的提取率。增大搅拌速度有助于降低油膜厚度和提高乳液的分散性,提取效率在250 rpm时最高。在混合物体系中,与载体结合强度高的杂质分子提取率最高。对提取结束后的乳液进行磁力破乳,体系中的颗粒乳化剂和油相经纯化后进行再乳化提取实验。结果表明,纳米Fe304颗粒和油具有较好的回用性。
【图文】：

示意图,皮克,机理,示意图

＼邋ｗａｔｅｒ逡逑ｙｓｗ逡逑图１－１颗粒兰相接触角示意图和油水界面示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｃｈｅｍｅ邋ｏｆ邋１：ｈｒｅｅ邋ｐｈａｓｅ邋ｃｏｎｔａｃｔ邋ａｎｇｌｅ邋ｏｆ邋ｐａｒｔｉｃｌｅｓ邋ａｎｄ邋ｏｉｌ／ｗａｔｅｒ邋ｉｎｔｅｒｆａｃｅ逡逑固体颗粒在油水界面处吸附是制备稳定乳液的先决条件，颗粒的亲水亲油性是影响颗逡逑粒吸附的主要因素，颗粒的亲水亲油性通过＝相接触角来表征ｔｗ，如图１－１。颗粒乳化逡逑剂需要同时被油水两相浸润，颗粒较亲水时即接触角９胃＜９0°，易形成水包油（０／Ｗ）逡逑型乳液；颗粒较疏水时即接触角ｅｃｗ＞９０°，易形成油包水（Ｗ／０）型乳液，接触角６胃＝９0。逡逑时，颗粒亲油亲水性相同，容易发生相反转ＰＷ。Ｂｉ址圆形颗粒乳化剂为例，假设逡逑２逡逑

扫描电镜分析,液滴,颗粒

形成如模子一样坚固的固体膜。逡逑固体颗粒不能改变界面张力，但在液滴之间形成了物理障碍来增强乳液稳定性，从逡逑而减缓或防止液滴的聚结，，模型如图１－２所示。该模型认为固体粒子吸附在油水界面处，逡逑形成一层或多层致密颗粒膜，从而包裹分散相阻碍了液滴之间相互碰撞而产生聚并。过逡逑多的颗粒进入连续相，增加了连续相的粘度，降低液滴聚并速率Ｗ及分层速率，同时形逡逑成颗粒与颗粒或颗粒与液滴之间的＝维网络结构，环绕在液滴周围形成搭桥作用ｔｗｉ。逡逑Ｙａｎｔｗｉ用阳离子改性阴离子层状高岭止，发现在分散相中粒子之间会形成边面、边边缔逡逑合形成Ｓ维网络结构，又被成为＂卡片房子结构＂。Ｂｉ址ｓｔｗｉ采用冷冻扫描电子显微镜观逡逑察乳液界面吸附行为，发现二氧化娃稳定的乳液倾向于Ｗ颗粒轻微絮聚的方式存在于界逡逑面处（图ｌ－３ａ），胶体粒子Ｗ致密的排列组合方式吸附在界面处（图１－礼），说明颗粒在逡逑油水界面处吸附后能够通过自组装的方式形成稳定结构。逡逑灥逡逑图１－３乳液的冷冻扫描电镜分析图逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｆ－ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｅｍｕｌｓｉｏｎ逡逑Ｆｒａｎｃｏｉｓ等ｔ６ｉ’６２ｌ提出了邋＂ｎａｎｏａｌｌｏｙｓ＂的概念
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS727.5;X793

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