乳化剂的选择及其对乳液聚合的作用

王伟兵

长江大学工程技术学院化工0602班，湖北荆州 434020

乳化剂的选择及其对乳液聚合的作用

王伟兵

长江大学工程技术学院化工0602班，湖北荆州 434020

乳化剂属于活性物质，目前由于食品加工技术的提升，使得乳化剂在食品加工过程中扮演着相当重要的角色，受到广泛重视。鉴于此，本文就乳化剂的影响与作用进行了探讨。

乳化剂；分类；作用

1 乳化剂的选择

选择乳化剂最常用的方法是HLB法和PIT法。在选择乳化剂时，当配方中的乳化剂的HLB值能与被乳化的油相所需要的HLB值相近时，会产生较好的乳化效果。

1.1 HLB法

HLB值是乳化剂的亲水亲油平衡值，代表分子疏水性基团和亲水性基团对水溶性贡献的相对权重。表面活性剂的HLB值及其应用列于表。

设计乳液配方的步骤如下：1）决定乳状液的类型；2）选用何种油脂或被分散的物质值，或计算出所需的HLB值。再查出油相所需的HLB；3）根据油相需要的HLB值，可先选择习惯的“乳化剂对”，例如制备O/W乳状液时，可选用HLB＞6的乳化剂为主，HLB＜6的乳化剂为辅；在制备W/O乳状液时，可选用HLB＜6的乳化剂为主，HLB＞6的乳化剂为辅；4）如果制备的乳状液不理想，则应更换“乳化剂对”。在设计乳液配方中，往往配方中油相不是单一的化学组分，这时可利用HLB值的加和性计算出混合组分的HLB值。

1.2 PIT法

HLB法没有考虑温度对乳化剂的亲水性的影响，而温度对非离子乳化剂的影响却更为显著。当温度提高时亲水基的水化程度减小，低温时形成的O/w型乳状液，在高温时可能转变为W/O型乳状液，反之亦然。所以，在一特定的体系中，此转变温度就是该体系内乳状液，反之亦然。用3%～5%的非离子乳化剂来乳化等体积的油和水，加热到不同的温度并搅拌，用电导测定乳状液的转相发生时的温度，即为转相温度。对于O/W型乳状液，一种合适的乳化剂其PIT值应比乳状液的保存温度高20～60℃，对于W/O型乳状液，其合适的乳化剂的PIT值应比保存温度低10～40℃。实验发现，在PIT值附近制得的乳状液颗粒很小，但不稳定。要制得稳定的O/w型乳状液，需采用低于PIT值2～4℃的温度制备乳状液，然后冷却至保存温度，乳液的稳定性最高。

2 乳状液的制备方法

2.1 乳化剂在水中法

将乳化剂直接溶于水中，在激烈搅拌下将油加入。该法可直接制备O/w型乳状液，若欲得到W/O型乳状液，则继续加油至发生相变。该法适用于亲水性较强的乳化剂，可直接制备O/W型乳液，该乳液颗粒不均匀，稳定性差，需剧烈搅拌，可利用胶体磨和均质器进行处理。

2.2 乳化剂在油中法(转相乳化法)

将乳化剂加入油相，再加入水直接制得w/O型乳状液，若欲得到O/w型乳液可直接继续加水直至转相，转相后比直接乳化效果更好。把乳化剂加到油中，形成乳化剂与油的混合物，将混合物直接加入水中，可直接生成O/w型乳状液。该法制得的乳液颗粒均匀，粒径小，乳液最为稳定。

2.3 轮流加入法

将水和油轮流加入乳化剂，每次只加少量，对制备食品类乳状液较为适应。

2.4 初生皂法

用皂作乳化剂的O/w型或W/O型乳液可采用该法。将脂肪酸溶于油中，将碱溶于水中，两相接触，在界面有皂生成，而得到稳定的乳状液。

2.5 转相温度乳化法

该法适用于用非离子乳化剂制备乳液。沼落升高时．到，状湘由O/w型转变为W/O型乳液．发牛转相的温度是亲水亲油达到平衡的温度。在相转化温度附近进行乳化可得到良好的乳化效果。

另外，乳化设备主要有四种类型：简单搅拌器、胶体磨、均质器和超声波乳化器。乳化器材质对乳液的类型有一定的影响。一般情况是亲水性强的器壁易得到O/w型乳液，而疏水性强的器壁易形成w/O型的乳液。如玻璃易形成O/W型乳液，而塑料器壁则易形成W/O的乳液。

3 表面活性剂在乳液聚合中的应用

3.1 乳液聚合基本组分

合成树脂乳液的基本组分：1）水：质量占乳液体系的60%～80%；2）单体：为乳液的油相，占20%～40%；3）引发剂：一般使用水溶性氧化还原体系引发剂，使聚合反应在低温下进行，用量为单体的0.1%～1.0%；4）乳化剂：占单体量的2%～l0%；5）相对分子质量调节剂：如十二烷硫醇、异丙醇等，可调节聚合物的相对分子质量，并可减少聚合物链的文化，一般用量为单体量的0.1%～5%；6）缓冲剂：如磷酸盐等，用以调节介质的pH值，以利于引发剂的分解和保持乳液的稳定。

3.2 乳液聚合方式及乳化剂选择

1）聚合方式

乳液聚合可采取间歇式和半连续式两种方式进行：（1）间歇式反应：即在装有加热、冷却、回流和搅拌装置的反应中，一次性按照配方加入水、乳化剂、单体及其他物料，然后升温到聚合温度，在搅拌下进行反应。达到终点后出料，清洗，准备下釜操作；（2）半连续式反应：半连续式反应所用反应装置和间歇式反应一样，但操作有很大区别，在半连续操作中，并不是将所有的物料在一个反应周期开始前全部加入，而是将一部分物料按照预先编排好的程序，在反应过程中连续地加入反应釜中。半连续式方式可用来有效地控制反应速率、共聚物组成、乳胶粒尺寸分布、乳胶粒形态以及聚合物的相对分子质量及其分布等。生产中多用于半连续式反应来制备树脂乳液。连续式反应(即反应物连续输入，而产物连续地输出)则不宜采用。

2）乳化剂选择

工业上采用的乳化剂多为C12-C18的磺酸盐、硫酸盐、羧酸盐、季铵盐等。其亲油基R=C nH2n+1，n＜9时，在水中不能形成胶束；n=10，可以生成胶束，但乳化能力较差；n=12-18，乳化效果最好；n＞22时，亲油基过大，疏水性太强，难以分散在水中，不能形成胶束。可根据HLB值选择表面活性剂，因聚合物不同，对表面活性剂的要求亦不同。

3 结论

乳化剂的使用至关重要，操作食物轻则降低收率、产品质量，重则影响生产的正常进行，甚至发生事故。

[1]王憬，周雪松，郑炽篙，等.乳胶粒子的形态结构对浸渍滤纸性能的影响[J].中国造纸，2006，25(12).

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1674-6708（2010）24-0141-02