不同表面活性剂对石油醚微乳液性能的影响研究*

康园园，吕建国，杨鹏举，王 芳

（1.延安大学 石油工程与环境工程学院，陕西 延安 716000；2.陕西省川庆钻探工程有限公司 长庆钻井总公司 第二工程项目部，陕西 西安 710000）

引 言

微乳液是一种通过水（W）、油（O）、表面活性剂（S）与助表面活性剂（A）构成的一种半透明分散液体，其具备超增溶性能，且存在较低的界面张力，通常应用于化妆品、制药等领域[1～2]。微乳液最早诞生于1943 年，有学者利用乳化剂、水、醇与油制备出了一种透明乳状溶液[3]，直至1959 年，该种液体被命名为微乳液。

在微乳液体系中，表面活性剂与助表面活性剂的变化能够在较大程度上影响微乳液的成分与性能[4～5]，不同种类的表面活性剂可以在不同温度与压力下产生不一样的效果[6～8]，且掺量的不同也会导致微乳液性能存在一定差别。有较多学者对微乳液的制备与性能进行了研究，例如闫圣坤等[9]，研究了核桃油微乳液的制备及其稳定性，但该方法仅针对核桃油进行了研究，对于其他油相的试验数据相对较少；例如饶缔等[10]，研究了具有缓释作用的α- 萘乙酸辛醇酯微乳液的制备，但该方法未详细分析不同温度对微乳液带来的影响。本文研究了不同表面活性剂和助表面活性剂对石油醚微乳液性能的影响，利用不同的表面活性剂，详细分析了石油醚微乳液性能的变化情况。

1 石油醚微乳液性能分析

1.1 试验试剂

本文通过以下材料构成试验试剂，在材料选取过程中，主要根据材料性能等综合因素进行选择，具体如表1 所示。

表1 试验试剂材料选择Table 1 Material selection of test reagents

在本文所选取的材料中，石油醚的沸程为60～90℃，其中，脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）与仲烷基磺酸钠（SAS60）为表面活性剂，醇则为助表面活性剂。

1.2 试验仪器

本文通过以下仪器制备与分析试验试剂，如表2 所示。

表2 试验仪器选取Table 2 Selection of test instruments

1.3 试剂制备

本文通过Schulman 法制备微乳液：将水、表面活性剂以及石油醚按照比例混合完成后，向混合材料中加入一定比例的助表面活性剂，直至乳状液呈现透明状态，完成微乳液制备。

1.4 试验方法

1.4.1 绘制微乳液拟三元相图

设置温度为30℃，在该温度下向水中溶入表面活性剂、助表面活性剂进行混合。其中，表面活性剂、助表面活性剂质量比为2∶1，同时，配制水与表面活性剂质量比分别为1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1 的混合液，向恒温水浴锅中放置混合液，之后滴入石油醚进行混合，直至混合液成为不透明液体[11～12]，记录石油醚掺量，按照数据利用visio2016 软件绘制相图，微乳液类型为O/W 型。

1.4.2 助表面活性剂表面张力测试

按照上述配比制备微乳液，测定以下不同链长醇作为助表面活性剂的微乳液粒径及分布。将微乳液按不同的浓度梯度稀释成溶液，并测定微乳液表面张力。

1.4.3 温度、盐度试验

以最佳配比配制微乳液（表面活性剂∶石油醚∶醇=3∶3∶7） 分别选取试验温度为30℃、40℃、50℃进行试验，并按照增容水量绘制拟三元相图，分析不同温度对微乳液稳定性的影响。

同时，在30℃条件下，将配制微乳液的水分别替换为0.5%与1.0%的盐水继续进行分析，分析不同盐度对微乳液的影响。

1.4.4 乳化性能测试

分别对SAS60、TX-4 以及SAS60/TX-4 三种表面活性剂进行乳化试验，SAS60、TX-4 和SAS60/TX-4 的掺量分别选取0.1%、0.2%和0.1%，每份试验表面活性剂为20mL，依次混入20mL 石油醚，并加入到50mL 具塞量筒中，加塞后摇匀，并静置1min，经重复5 次摇匀并计时后[13]，对量筒下层析出5mL 水相的时间进行记录，析出时间越长，说明表面活性剂的乳化能力越强。

1.4.5 临界胶束浓度分析

配 置 不 同 浓 度 的 SAS60、TX-4 以 及SAS60/TX-4 三种表面活性剂进行临界胶束浓度测试，并测定不同表面活性剂的电导率（K），通过电导率与浓度（c）绘制K-c 曲线，并通过该曲线中的转折点表示其临界胶束浓度[14～15]。

1.4.6 离心加速试验

将配制完成的微乳液（表面活性剂∶石油醚∶醇=3∶3∶7）放置于离心管中，并进行加塞密封，存放在离心机内，设置温度为30℃，分别以2000r·min-1、4000r·min-1和6000r·min-1的转速进行离心30min、60min 以及120min，完成离心加速后，观察微乳液是否分层。

2 试验分析

2.1 绘制微乳液相图

2.1.1 助表面活性剂对微乳液的影响

选用SAS60/TX-4 复合表面活性剂，对本文选取的助表面活性剂对微乳液的影响进行分析，以此选取最佳助表面活性剂，分析结果如图1 所示。

图1 拟三元相图分析Fig.1 The analysis of pseudo-ternary phase diagram

由图1 可知，不同醇对微乳液的影响情况存在较大差异，其中，采用无水乙醇作为助表面活性剂时，微乳液的拟三元相图面积最小，说明无水乙醇并不适用于微乳液，因为乙醇的水溶性较强，当其作为助表面活性剂时，会迅速溶于水相，导致其无法插入表面活性剂的空隙中，所以会使微乳液的流动性变差；正辛醇的微乳液拟三元相图要略大于无水乙醇，但其碳链较长，且刚性较强，因此其会降低界面膜的弯曲性能；正戊醇的拟三元相图相对较大，相较于其他两种助表面活性剂，正戊醇能够形成较为紧密的定向排列，因此可以增强界面膜的流动性，还能够合理增加微乳区的面积，因此，本文选取正戊醇作为微乳液的助表面活性剂。

2.1.2 表面活性剂对微乳液的影响

以正戊醇作为助表面活性剂进行试验，绘制表面活性剂SAS60、TX-4 以及两种表面活性剂混合液的拟三元相图，分析结果如图2 所示。

图2 不同表面活性剂微乳液的拟三元图Fig.2 The pseudo-ternary phase diagrams of different surfactant microemulsions

由图2 可以看出，单一表面活性剂的微乳液拟三元相图面积明显低于复合表面活性剂。其中，SAS60 的微乳区面积略低于TX-4 微乳区面积，当两种表面活性剂混合后，微乳液的微乳区面积明显增大，说明SAS60 与TX-4 中的离子基团能够互相作用，构成复合膜，因此，本文采用SAS60/TX-4 复合表面活性剂作为微乳液的表面活性剂。

2.2 助表面活性剂表面张力试验

采用SAS60/TX-4 复合表面活性剂，分析不同链长醇下作为助表面活性剂对微乳液的影响，分析结果如表3 所示。

在进行当前人力资源管理中，企业需要制定长远的人力资源管理战略规划，衔接好不同的管理环节，结合实际工作情况，选聘更多优秀的人才，进一步优化人才管理机制，做好调整工作，激发人才对单位的认同感。因此，企业需要建立透明化的管理机制，分析潜在的影响因素，重点加强对存在问题的管控，满足实际工作的基本要求，对企业的未来发展产生极为不利的影响。

表3 微乳液表面张力分析Table 3 The analysis of the surface tension of microemulsion

由表3 可知，当醇的链长逐渐延长，不同种类助表面活性剂的表面张力开始逐渐下降，其中，无水乙醇的表面张力始终最高，说明该种醇的吸水性能较差，而正戊醇始终保持较低的表面张力，说明利用正戊醇作为助表面活性剂能够降低微乳液的表面张力，使微乳液的水溶性更佳。

2.3 温度、盐度对微乳液稳定性的影响

2.3.1 温度对微乳液影响

以石油醚作为油相，SAS60/TX-4 作为复合表面活性剂，正戊醇作为助表面活性剂，分析不同温度时的微乳液状态，分析结果如图3 所示。

图3 不同温度对微乳液的影响Fig.3 The effects of different temperature on the microemulsions

由图3 可以看出，当温度不断升高，微乳液的稳定性逐渐变差，越处于含水量较高的区域时，微乳液受温度的影响就越大，这是由于温度逐渐加大时，会导致水核的碰撞加剧，使微乳液流动性增加，因此，当温度处于30℃时，微乳液的稳定性较高。

2.3.2 盐度对微乳液的影响

利用NaCl 水溶液替代二次蒸馏水，并分别以0%、0.5%、1.0%的NaCl 水溶液进行试验，分析不同盐度对微乳液的影响，分析结果如图4 所示。

图4 盐度对微乳液的影响Fig.4 The effects of salinity on the microemulsions

通过图4 可知，加入盐后可以帮助微乳液提升增水量，但是，加入盐后，会降低表面活性剂的亲水性，使微乳液的稳定性出现小幅度下降，当加入1.0%盐时，微乳液的稳定性最低。

2.4 表面活性剂对微乳液乳化性能的影响

以正戊醇作为助表面活性剂，分析不同种类与掺量的表面活性剂对微乳液乳化性能的影响，分析结果如图5 所示。

图5 表面活性剂的乳化性能分析Fig.5 The analysis of the emulsification properties of surfactants

由图5 可知，0.2%掺量的SAS60 与TX-4 的析出时间均要低于0.1%掺量的表面活性剂，其中，在0.1%掺量下，TX-4 表面活性剂的析出时间最短，说明该表面活性剂的乳化性能较弱，而SAS60/TX-4复合表面活性剂的析出时间达到110s 以上，说明该表面活性剂的乳化性能较高，更容易形成微乳液。

2.5 临界胶束浓度试验

绘制三种表面活性剂微乳液的K-c 曲线，通过该曲线分析不同表面活性剂的临界胶束浓度，分析结果如图6 所示。

图6 临界胶束浓度分析Fig.6 The analysis of the critical micelle concentration

由图6 可知，三种表面活性剂中，TX-4 的浓度转折点最高，说明添加该活性剂制备的微乳液不易成形，SAS60 的临界胶束浓度相对较低，而SAS60/TX40 的临界胶束浓度最低，说明该活性剂能够更快形成微乳液。

2.6 高速离心加速试验

以SAS60/TX-4 作为表面活性剂，分析正戊醇作为助表面活性剂的微乳液高速离心加速后的稳定性，分析结果如表4 所示。

表4 微乳液稳定性分析Table 4 The stability analysis of the microemulsions

通过表4 可知，当转速与离心时间不断加大，微乳液始终保持均一透明，且未出现油水分离现象，说明添加该表面活性剂可以使微乳液稳定性更高。

3 结 论

本文研究了不同表面活性剂（SAS60、TX-4 和SAS60/TX-4 复合表面活性剂）以及不同醇助表面活性剂（无水乙醇、正戊醇和正辛醇）对石油醚微乳液的水溶性、流动性、稳定性等性能的影响。实验发现最佳表面活性剂为SAS60/TX-4 复合表面活性剂，最佳助表面活性剂为正戊醇。具体实验结果为：

（1）温度处于30℃时，微乳液的稳定性较高。

（2）加入1.0%盐时，微乳液的稳定性最低，而加入0.4%盐时，微乳液的稳定性最高。

（3）SAS60/TX-4 复合表面活性剂的析出时间达到110s 以上，说明该表面活性剂的乳化性能较高，更容易形成微乳液。

（4）SAS60/TX40 的临界胶束浓度明显低于单一表面活性剂，说明其能够更快形成微乳液。

在未来研究中，可在当前研究结果基础上，继续分析多种表面活性剂对微乳液性能的影响，使研究范围更加全面。