一种具有pH响应性的新型乳状液制造技术

本发明专利技术公开了一种具有pH响应性的新型乳状液，属于胶体与界面化学领域。本发明专利技术利用具有双亲性‑强极性转换的阳离子表面活性剂N‑C

A new emulsion with pH response

【技术实现步骤摘要】
一种具有pH响应性的新型乳状液
本专利技术属于胶体与界面化学领域，具体涉及一种具有pH响应性的新型乳状液。
技术介绍
乳状液是互不相溶的两种或多种液体形成的多相混合物，其中一类(内相或分散相)以液滴的形式分散于另一类(外相或连续相)中，主要包括油包水型(W/O)、水包油型(O/W)和多重乳状液。乳状液被广泛应用于食品、化妆品、农药制剂、医药和乳液合成等领域。同时乳状液中的乳化和破乳在日常生活领域和工业及
都非常重要。例如，一些产品如食品、化妆品、农药制剂等本身就是乳状液，要求保持长期稳定，而另一方面，一些乳状液例如原油乳状液则不希望其稳定，并要求快速破乳。还有一些场合，希望乳状液保持暂时稳定，即在一定时间内保持稳定，然后要求破乳。例如在乳液聚合中，在聚合阶段要求乳状液保持稳定，但在聚合反应完成后，则要求乳状液迅速破乳，以便顺利收集产品；在乳化原油输送过程中，原油乳状液要求保持稳定，但到达目的地后要求破乳，这就催生出一种新型乳状液：刺激-响应性乳状液。刺激-响应性乳状液的形成往往依靠具有刺激-响应性的表面活性剂，刺激-响应表面活性剂具有双亲结构，一端为极性基团(亲水基)，另一端为非极性基团(疏水基)。刺激-响应一般通过某种触发机制是亲水基或疏水基的极性发生改变，使表面活性剂失活，这类触发机制有pH、温度、离子对、氧化-还原、光、CO2/N2和多种触发机制共同作用等。由于表面活性剂稳定的乳状液属于热力学不稳定体系，稳定时间不长，且使用浓度一般高于其临界胶束浓度cmc等缺点，也存在表面活性剂会残留在油相中的缺陷；研究人员转向了能使乳状液稳定更长时间，使用浓度更低的表面活性颗粒的研究。表面活性颗粒是由纳米颗粒与表面活性剂共同作用，进而稳定乳状液。这一类表面活性剂颗粒分为两种，一种为带相反电荷的带电颗粒与表面活性剂原位疏水化作用，即形成的乳状液为Pickering乳状液，[参见PickeringSU.J.Chem.Soc.,1907,91:2001-2021]；另一种为带相同电荷的带电颗粒与表面活性剂共同作用，即形成的乳状液为新型乳状液，[参见Cui.Z.G.Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,7738-7742]。Pickering乳状液具有使用表面活性剂浓度低(0.1cmc)，超长稳定性(可稳定3月以上)等优点，但其破乳较为困难。而与Pickering乳状液相比较，新型乳状液具有使用颗粒含量低(最低可至0.0001％)，使用表面表面活性剂浓度低(0.001cmc)，具有长期稳定性，破乳也较为简单等优势。研究这一类新型乳状液对降低颗粒含量和表面活性剂浓度，以及实现经济效益具有重要的意义。因此本文提供了一种以pH为触发机制的在双亲性-强极性智能转换的阳离子型表面活性剂以带正电荷的Al2O3颗粒共同作用，来研究新型乳状液的稳定性、刺激-响应性、油相是否残留表面活性剂等性能。
技术实现思路
技术问题由表面活性剂单独稳定的乳状液存在使用浓度较高(≥cmc)，稳定时间较短以及油相中会残留表面活性剂等缺点和由带相反电荷的带电颗粒与表面活性剂共同稳定的Pickering乳状液存在使用颗粒含量较高(0.1wt.％～3wt.％)和破乳困难等缺陷。本文提供了一种以pH为触发机制的在双亲性-强极性智能转换的阳离子型表面活性剂以带正电荷的Al2O3颗粒共同作用稳定的新型乳状液，致力于解决上述问题。技术方案本专利技术提供一种以pH为触发机制阳离子表面活性剂N-C16-N+与亲水性的带正电荷的Al2O3颗粒作用制成表面活性颗粒，选用正癸烷作为油相，在11000r/s转速下，制备成新型乳状液。通过加入酸碱调节溶液的pH，使得表面活性剂在N-C16-N+和+N-C16-NH+和之间转换即在双亲性和强极性之间转换，实现表面活性颗粒在“活性”和“非活性”之间切换，完成新型乳状液的成乳与破乳循环。在新型乳状液破乳后，更换新鲜的油相，检验使用新鲜的油相对乳状液的稳定性是否产生影响；利用1HNMR检测破乳后油相中是否残留表面活性剂。本专利技术的第一个目的是提供一种pH响应智能转换的乳状液，所述乳状液是利用带正电荷的Al2O3颗粒和表面活性剂获得的，所述的表面活性剂的结构如下所示：所述表面活性剂记作N-C16-N+表面活性剂。在本专利技术的一种实施方式中，所述智能转换的乳状液的制备方法是在水相和油相混合形成的混合体系中，加入具有上述结构所示的表面活性剂与亲水性的带正电荷的Al2O3颗粒。在本专利技术的一种实施方式中，亲水性的带正电荷的Al2O3颗粒相对水相的质量浓度为0.01wt.％-0.1wt.％。在本专利技术的一种实施方式中，表面活性剂相对水相的浓度为0.006-0.1mmol/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述油相包括正癸烷和/或甲苯。在本专利技术的一种实施方式中，所述表面活性剂的合成路线如下所示：在本专利技术的一种实施方式中，所述表面活性剂的制备方法包括如下步骤：(1)式(i)所示的长链烷二酸与酰氯化试剂发生酰氯化反应，得到化合物1；(2)化合物1与二甲胺发生酰胺化反应，得到化合物2；(3)化合物2在氢化铝锂体系中发生还原反应，得到化合物3；(4)在溶剂中，化合物3和溴代烷烃反应得到化合物4；其中，化合物3与溴代烷烃摩尔比为2：(0.8-1.2)；在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的反应还包括加入催化剂，所述催化剂为N,N-二甲基甲酰胺。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的长链烷二酸与酰氯化试剂的摩尔比为1：2-4。优选1：2.5。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中反应的温度为50-80℃；时间为1-1.5h。优选60℃反应1h。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中酰氯化试剂为二氯亚砜。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中化合物1与二甲胺摩尔比为1-(12-20)。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中反应的温度为0-5℃；反应时间为1.5-3h。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中的反应是在有机溶剂中进行的，所述有机溶剂为二氯甲烷。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)中还原反应是将LiAlH4缓慢与水混合，然后升温至60℃，冷凝回流；再加入化合物2，升温至70-100℃，反应2h。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(4)中化合物3与溴代烷烃的摩尔比为2：1。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(4)中的反应是在溶剂进行的，所述溶剂为乙醇。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(4)中反应是先在室温下反应4h，后40℃下，反应3h，最后60℃下，反应3h。本专利技术另一个目的是将上述的智能转换的乳状液应用于油品运输、乳液聚合、纳米材料合成以及非均相催化领域中。有益效果本专利技术利用具有pH触发机制的表面活性颗粒，制备得到了具有刺激-响应性能的新型乳状液。这种新型乳状液的Al2O3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种pH响应智能转换的乳状液，其特征在于，所述乳状液是利用带正电荷的Al

【技术特征摘要】
1.一种pH响应智能转换的乳状液，其特征在于，所述乳状液是利用带正电荷的Al2O3颗粒和表面活性剂获得的，所述表面活性剂的结构如下所示：





2.根据权利要求1所述的乳状液，其特征在于，所述的制备方法是在水相和油相混合形成的混合体系中，加入表面活性剂与亲水性的带正电荷的Al2O3颗粒；所述表面活性剂的结构如下所示：





3.根据权利要求2所述的乳状液，其特征在于，亲水性的带正电荷的Al2O3颗粒相对水相的质量浓度为0.01wt.％-0.1wt.％。


4.根据权利要求2或3所述的乳状液，其特征在于，表面活性剂相对水相的浓度为0.006-0.1mmol/L。


5.根据权利要求2-4任一所述的乳状液，其特征在于，所述油相包括正癸烷和/或甲苯。


6.根据权利要求1所述的乳状液，其特征在于，所述表面活性剂的的制备方法包括如下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：裴晓梅，张盛，庞淑敬，宋冰蕾，崔正刚，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32