界面活性剤HLB値と乳化剤の選択
最適な性能の乳剤を得るために、特定の油・水システムでどのような乳化剤が使われているのか、これが乳剤の準備の鍵となります。最も信頼できる方法は実験的スクリーニングであり、HLB値はスクリーニングの効果を高めます。実験の結果、O/W型(オイルインウォーター)乳化剤はしばしばHLB値が8から18であることがわかりました。W/O型(水入油)乳化剤として、そのHLB値はしばしば3から6の間です。乳化剤を調製する際は、乳化剤の種類に応じて選択するだけでなく、油相ごとに乳化剤のHLB値に対する条件が異なり、乳化油のHLB値は一貫性を持つ必要があります。乳化油の必要なHLB値を決定する簡単な方法があります。乳化水溶液表面に異なるHLB値を持つ油滴の分布を目視で確認することです。乳化剤のHLB値が大きく、油が完全に広がる場合、HLB値が減少するにつれて広がりが難しくなり、特定のHLB値の乳化剤溶液で油が広がらなくなるまで、その乳化剤のHLB値は乳化油に必要なHLB値とほぼ一致します。粗いものの操作が容易で、得られる結果には一定の基準値があります。
HLB値と最適な乳化剤の選択:
各乳化剤は特定のHLB値を持ち、複数の成分からなるシステムの乳化要件を満たすのは単一の乳化剤が難しいことが多いです。一般的に、異なるHLB値を持つ複数の乳化剤を混合して混合乳化剤を形成します。複雑なシステムの要件を満たすために、乳化効果を大幅に改善できます。油水システムを乳化するには、以下の手順に従って最適な乳化剤を選べます。
油水システムの最適なHLB値の決定:
HLB値に大きな差を持つ乳化剤のペア、例えばSpan-60(HLB = 4.3)とTween-80(HLB = 15)を選び、異なるHLB値と異なる比率を持つ混合乳化剤を一連の調合します。混合乳化剤の系列はそれぞれ指定された油-水系を一連の乳剤に分け、各乳剤の乳化効率(乳剤の安定性時間やその他の安定性特性で表される)と計算された混合乳化剤HLBを測定します。描画するとベル型の曲線が得られます。曲線の最高峰に対応するHLB値が、指定された系の乳化に必要なHLB値となります。もちろん、混合乳化剤を用いることで最も適切なHLB値は得られますが、この乳化剤が必ずしも最も効率的とは限りません。乳化剤のいわゆる良好効率とは、指定された乳剤を安定化させるために必要な乳化剤の濃度が最も低いことを意味します!価格が一番安いです。乳化剤は高価ですが、必要な濃度は価格よりずっと低いです!高濃度乳化剤は高い効率を持っています。
乳化剤の決定:
選択した乳化系の必要なHLB値を維持する前提で、複数の乳化剤ペアを選んで混合し、各混合乳化剤のHLB値を上記の方法で決定する値にします。安定性については、乳化効率を比較して最も効率的な乳化剤の組み合わせを見つけてください。ここでは乳化剤の濃度については記載されていませんが、安定した乳剤が準備されるため、このマッチング方法には影響しません。必要なHLB値は乳化剤濃度とはほとんど関係がありません。乳剤の不安定な領域では、乳化剤濃度が非常に低いか内部相濃度が高すぎる場合、この方法に影響を与えます。[6] 乳化を選ぶためにHLB法が用いられます。最適なHLB値に加え、乳化剤と分散相および分散媒質との親和性にも注意を払う必要があります。理想的な乳化剤は、油相との強い親和性を持つだけでなく、水相とも比較されるべきです。強い親和性。乳化剤には低いHLB値の乳化剤と、乳化剤には高いHLB値の乳化剤を混ぜ合わせることで、油相と水相に強い親和性を持つ混合膜が形成されます。これにより、両方の要件を考慮できます。したがって、混合乳化剤の使用は単一の乳化剤よりも効果的です。まとめると、指定されたシステムの乳化に必要な乳化剤の配合を決定する方法は、任意に乳化剤のペアを選び、一定の範囲内で混合比を調整し、最も効率的なHLB値を得た後、化合物乳化剤の種類と比率を変える方法です。 しかし、最も効率的な化合物乳化剤が見つかるまで、必要なHLB値を維持する必要があります。
HLBの値と混合乳化剤の割合:
乳化剤を調合する際は、それぞれのHLB値と指定されたシステムに必要なHLB値から適切な量を得ることができます。例えば、酢酸ビニールのO/W乳剤重合を行う際、乳化剤の量は3%です。SDSとSpan-65を乳化剤として用いると、SDSのHLB値は40、Span-65のHLB値は2.1、乳剤重合時に必要な平均HLB値は16.0であることが知られています。混合乳化剤中のSpan-65を考えます。質量比はw%で、次に40(1-w%)+2.1w%=16、溶液はw% = 63.3%、混合乳化剤中のSDSの質量比は36.7%です。酢酸において、ビニルエステルのO/W乳剤重合系において、Span-65の量は3% × 63.3% = 1.9%を占めています。SDSの量は3% * (1-63.3%) = 1.1%を占めます。
安定した乳剤を準備する際には、最適な乳化剤を選ぶことが重要なポイントです。乳化剤の選択に完璧な理論はありません。界面活性剤のHLB値は乳化剤の選択と複合乳化の決定に影響します。用量比は大きな使用価値を持っています。その利点は主に加法性にあり、これは簡単に計算できます。問題は、特に温度など他の要因がHLB値に与える影響を考慮していないことです。近年では、大量の非イオン乳化剤が特に顕著になっています。さらに、HLB値は乳剤形成の種類を大まかに予測できず、乳化剤濃度や乳剤の安定性による最良の乳化効果は得られません。したがって、乳化剤を選ぶためにHLB値を使う方が効果的な方法ですが、実際には他の方法と組み合わせる必要があるため、いくつかの制限もあります。
水中油(W / O)マイクロエマルジョン燃料を準備する際、適切なHLB値は4〜6です。異なる界面活性剤を調合した場合の相乗効果に関しては、混合界面活性剤と比べて、単一の界面活性剤でマイクロエマルジョン燃料を形成する場合の最適な界面活性剤用量は大きくなり、単一界面活性剤の効率は低いです。混合陰イオン系および陽イオン系界面活性剤は、親水性基の相互引力によりマイクロエマルジョン燃料の水溶性を大幅に向上させることができます。 また、その効率は混合型の正イオン(または負)の非イオン界面活性剤よりも高いため、マイクロエマルジョン燃料の調製には陰イオン性および陽イオン性界面活性剤を使用することが望ましい。陰イオンおよび陽イオン混合界面活性剤では、混合脂肪酸塩は炭化水素の鎖長が不均等であるため良好な適合性を持ち、その界面活性剤効率は単一の脂肪酸塩よりも高いです。
イオン界面活性剤を用いたマイクロエマルジョン燃料油の製造には、共溶剤(アルコール)が不可欠です。最も広く使われているのはC4-7中炭素アルコールで、その中でもn-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘプタノール、n-オクタノールが優れています。アルコールは主に油と水の界面層に分布し、そのヒドロキシル基は界面活性剤の極性基に近く、炭化水素鎖は界面活性剤の炭化水素鎖の尾部の間に位置します。その機能は、界面間の張力をさらに低減し、界面膜の流動性を高めることです。界面活性剤のHLB値を調整することで、油と水の混和性を促進し、界面活性剤の濃度を下げ、油と水の添加量を増やすことができます。オレイン酸/アンモニア水、燃料油、アルコール、水マイクロエマルジョン系の形成過程の熱力学を研究した結果、マイクロエマルジョン燃料油の形成過程における標準自由エネルギー変化の絶対値はアルコール炭素鎖の増加とともに増加し、燃料の分子量は減少することが示されています。燃料含有量の増加に伴い、 マイクロエマルジョン燃料の形成がより容易です。さらに、C4-7中の炭素アミンやエーテルも共溶媒として使用でき、例えばn-ヘキシルアミンやグリコールエーテルは非常に効果的な共溶媒です。マイクロエマルジョンの形成過程で、電解質(NH4N03、NaClなど)を適切に添加することで、ミセル表面膜の硬度が高まり、共溶媒の含有量が減少し、界面活性剤の濃度を下げ、界面活性剤の効率を高めることができます。しかし、塩分は燃料の燃焼に悪影響を及ぼし、シリンダーやその他の部品の腐食を加速させます。
界面活性剤のHLB値を調整する
マイクロエマルションの製備において、HLB値が不適切な界面活性剤は共界面活性剤で適切な範囲に調整できます。
共界面活性剤を選ぶ際の考慮点は界面活性剤の選択と似ています。一般的に使われる共界面活性剤には、中高炭素脂肪酸アルコール、ラノリン誘導体、コレステロール、エチレングリコールなどがあります。非イオン性界面活性剤は効果的な可溶性であるため、HLB値が低い非イオン性界面活性剤は一般的に共界面活性剤に分類されます。フリバーグら。W/O乳剤において、ポリオキシエチレンアルキルエーテルはイオン界面活性剤の共界面活性剤として使用できることが指摘されています。ポリオキシエチレンの鎖長は、水上マイクロエマルジョンの溶解度に影響します。
マイクロエマルジョンという用語は、1943年にHearとSchalmerによって初めて造られました。
マイクロエマルジョンが従来のエマルジョンと異なるもう一つの特徴は、マイクロエマルジョン構造の大きな変動性です。従来のマイクロエマルジョンは基本的にW / O型とO / W型の2種類に分けられます。マイクロエマルジョンはW / O型構造からO / W型構造へと連続的に変化します。系が水分を豊富に含むと、油相は連続相で均一ビーズの形で分散され、O/W型ノーマル相マイクロエマルジョンが形成されます。系が油分を豊富に含むと、水相は均一なビーズの形で分散されます。連続相ではW/O逆マイクロエマルジョンが形成されます。系内の水と油の量が等価の場合、水相と油は同じ場合連続相であり、両者はランダムに連結され、二重連続相構造と呼ばれます。この時点で系は逆の領域に位置します。
間面緊張を軽減する
界面活性剤のみを使用する場合、CMCに達した後も界面張力は減少しません。この時点で界面活性剤とは異なる性質を持つ共界面活性剤を一定濃度に加えると、界面張力をさらに低減させ、界面上に吸着する界面活性剤や共界面活性剤が増加します。液滴の界面張力がy <10 ”n="" cm,="" it="" can="" spontaneously="" form="" a="" microemulsion,="" and="" when="" y=""> 10-5N / cmの場合、粗い乳剤が生成されます。もちろん、スコクシニン酸のオクチルスルホン酸ナトリウム(AOT)などのイオン界面活性剤もいくつか存在し、極性頭部に2つの炭化水素基を持つため、共界面活性剤を必要とせずにマイクロエマルジョンを生成することができます。一部の非イオン性界面活性剤はHLB値に近いものもあります。似た特徴がある。
インターフェースフィルムの流動性を高める
マイクロエマルジョン液滴を形成する際、大きな液滴は小さな液滴に分散され、界面を変形・再形成する必要があり、これにより界面の曲げエネルギーが必要です。共界面活性剤を加えることで、界面の剛性を下げ、界面の流動性を高め、マイクロエマルジョン生成時に必要な曲げエネルギーを減らし、マイクロエマルジョン液滴が容易に生成されるようになります。
HLB値と最適な乳化剤の選択:
各乳化剤は特定のHLB値を持ち、複数の成分からなるシステムの乳化要件を満たすのは単一の乳化剤が難しいことが多いです。一般的に、異なるHLB値を持つ複数の乳化剤を混合して混合乳化剤を形成します。複雑なシステムの要件を満たすために、乳化効果を大幅に改善できます。油水システムを乳化するには、以下の手順に従って最適な乳化剤を選べます。
油水システムの最適なHLB値の決定:
HLB値に大きな差を持つ乳化剤のペア、例えばSpan-60(HLB = 4.3)とTween-80(HLB = 15)を選び、異なるHLB値と異なる比率を持つ混合乳化剤を一連の調合します。混合乳化剤の系列はそれぞれ指定された油-水系を一連の乳剤に分け、各乳剤の乳化効率(乳剤の安定性時間やその他の安定性特性で表される)と計算された混合乳化剤HLBを測定します。描画するとベル型の曲線が得られます。曲線の最高峰に対応するHLB値が、指定された系の乳化に必要なHLB値となります。もちろん、混合乳化剤を用いることで最も適切なHLB値は得られますが、この乳化剤が必ずしも最も効率的とは限りません。乳化剤のいわゆる良好効率とは、指定された乳剤を安定化させるために必要な乳化剤の濃度が最も低いことを意味します!価格が一番安いです。乳化剤は高価ですが、必要な濃度は価格よりずっと低いです!高濃度乳化剤は高い効率を持っています。
乳化剤の決定:
選択した乳化系の必要なHLB値を維持する前提で、複数の乳化剤ペアを選んで混合し、各混合乳化剤のHLB値を上記の方法で決定する値にします。安定性については、乳化効率を比較して最も効率的な乳化剤の組み合わせを見つけてください。ここでは乳化剤の濃度については記載されていませんが、安定した乳剤が準備されるため、このマッチング方法には影響しません。必要なHLB値は乳化剤濃度とはほとんど関係がありません。乳剤の不安定な領域では、乳化剤濃度が非常に低いか内部相濃度が高すぎる場合、この方法に影響を与えます。[6] 乳化を選ぶためにHLB法が用いられます。最適なHLB値に加え、乳化剤と分散相および分散媒質との親和性にも注意を払う必要があります。理想的な乳化剤は、油相との強い親和性を持つだけでなく、水相とも比較されるべきです。強い親和性。乳化剤には低いHLB値の乳化剤と、乳化剤には高いHLB値の乳化剤を混ぜ合わせることで、油相と水相に強い親和性を持つ混合膜が形成されます。これにより、両方の要件を考慮できます。したがって、混合乳化剤の使用は単一の乳化剤よりも効果的です。まとめると、指定されたシステムの乳化に必要な乳化剤の配合を決定する方法は、任意に乳化剤のペアを選び、一定の範囲内で混合比を調整し、最も効率的なHLB値を得た後、化合物乳化剤の種類と比率を変える方法です。 しかし、最も効率的な化合物乳化剤が見つかるまで、必要なHLB値を維持する必要があります。
HLBの値と混合乳化剤の割合:
乳化剤を調合する際は、それぞれのHLB値と指定されたシステムに必要なHLB値から適切な量を得ることができます。例えば、酢酸ビニールのO/W乳剤重合を行う際、乳化剤の量は3%です。SDSとSpan-65を乳化剤として用いると、SDSのHLB値は40、Span-65のHLB値は2.1、乳剤重合時に必要な平均HLB値は16.0であることが知られています。混合乳化剤中のSpan-65を考えます。質量比はw%で、次に40(1-w%)+2.1w%=16、溶液はw% = 63.3%、混合乳化剤中のSDSの質量比は36.7%です。酢酸において、ビニルエステルのO/W乳剤重合系において、Span-65の量は3% × 63.3% = 1.9%を占めています。SDSの量は3% * (1-63.3%) = 1.1%を占めます。
安定した乳剤を準備する際には、最適な乳化剤を選ぶことが重要なポイントです。乳化剤の選択に完璧な理論はありません。界面活性剤のHLB値は乳化剤の選択と複合乳化の決定に影響します。用量比は大きな使用価値を持っています。その利点は主に加法性にあり、これは簡単に計算できます。問題は、特に温度など他の要因がHLB値に与える影響を考慮していないことです。近年では、大量の非イオン乳化剤が特に顕著になっています。さらに、HLB値は乳剤形成の種類を大まかに予測できず、乳化剤濃度や乳剤の安定性による最良の乳化効果は得られません。したがって、乳化剤を選ぶためにHLB値を使う方が効果的な方法ですが、実際には他の方法と組み合わせる必要があるため、いくつかの制限もあります。
水中油(W / O)マイクロエマルジョン燃料を準備する際、適切なHLB値は4〜6です。異なる界面活性剤を調合した場合の相乗効果に関しては、混合界面活性剤と比べて、単一の界面活性剤でマイクロエマルジョン燃料を形成する場合の最適な界面活性剤用量は大きくなり、単一界面活性剤の効率は低いです。混合陰イオン系および陽イオン系界面活性剤は、親水性基の相互引力によりマイクロエマルジョン燃料の水溶性を大幅に向上させることができます。 また、その効率は混合型の正イオン(または負)の非イオン界面活性剤よりも高いため、マイクロエマルジョン燃料の調製には陰イオン性および陽イオン性界面活性剤を使用することが望ましい。陰イオンおよび陽イオン混合界面活性剤では、混合脂肪酸塩は炭化水素の鎖長が不均等であるため良好な適合性を持ち、その界面活性剤効率は単一の脂肪酸塩よりも高いです。
イオン界面活性剤を用いたマイクロエマルジョン燃料油の製造には、共溶剤(アルコール)が不可欠です。最も広く使われているのはC4-7中炭素アルコールで、その中でもn-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘプタノール、n-オクタノールが優れています。アルコールは主に油と水の界面層に分布し、そのヒドロキシル基は界面活性剤の極性基に近く、炭化水素鎖は界面活性剤の炭化水素鎖の尾部の間に位置します。その機能は、界面間の張力をさらに低減し、界面膜の流動性を高めることです。界面活性剤のHLB値を調整することで、油と水の混和性を促進し、界面活性剤の濃度を下げ、油と水の添加量を増やすことができます。オレイン酸/アンモニア水、燃料油、アルコール、水マイクロエマルジョン系の形成過程の熱力学を研究した結果、マイクロエマルジョン燃料油の形成過程における標準自由エネルギー変化の絶対値はアルコール炭素鎖の増加とともに増加し、燃料の分子量は減少することが示されています。燃料含有量の増加に伴い、 マイクロエマルジョン燃料の形成がより容易です。さらに、C4-7中の炭素アミンやエーテルも共溶媒として使用でき、例えばn-ヘキシルアミンやグリコールエーテルは非常に効果的な共溶媒です。マイクロエマルジョンの形成過程で、電解質(NH4N03、NaClなど)を適切に添加することで、ミセル表面膜の硬度が高まり、共溶媒の含有量が減少し、界面活性剤の濃度を下げ、界面活性剤の効率を高めることができます。しかし、塩分は燃料の燃焼に悪影響を及ぼし、シリンダーやその他の部品の腐食を加速させます。
界面活性剤のHLB値を調整する
マイクロエマルションの製備において、HLB値が不適切な界面活性剤は共界面活性剤で適切な範囲に調整できます。
共界面活性剤を選ぶ際の考慮点は界面活性剤の選択と似ています。一般的に使われる共界面活性剤には、中高炭素脂肪酸アルコール、ラノリン誘導体、コレステロール、エチレングリコールなどがあります。非イオン性界面活性剤は効果的な可溶性であるため、HLB値が低い非イオン性界面活性剤は一般的に共界面活性剤に分類されます。フリバーグら。W/O乳剤において、ポリオキシエチレンアルキルエーテルはイオン界面活性剤の共界面活性剤として使用できることが指摘されています。ポリオキシエチレンの鎖長は、水上マイクロエマルジョンの溶解度に影響します。
マイクロエマルジョンという用語は、1943年にHearとSchalmerによって初めて造られました。
マイクロエマルジョンが従来のエマルジョンと異なるもう一つの特徴は、マイクロエマルジョン構造の大きな変動性です。従来のマイクロエマルジョンは基本的にW / O型とO / W型の2種類に分けられます。マイクロエマルジョンはW / O型構造からO / W型構造へと連続的に変化します。系が水分を豊富に含むと、油相は連続相で均一ビーズの形で分散され、O/W型ノーマル相マイクロエマルジョンが形成されます。系が油分を豊富に含むと、水相は均一なビーズの形で分散されます。連続相ではW/O逆マイクロエマルジョンが形成されます。系内の水と油の量が等価の場合、水相と油は同じ場合連続相であり、両者はランダムに連結され、二重連続相構造と呼ばれます。この時点で系は逆の領域に位置します。
間面緊張を軽減する
界面活性剤のみを使用する場合、CMCに達した後も界面張力は減少しません。この時点で界面活性剤とは異なる性質を持つ共界面活性剤を一定濃度に加えると、界面張力をさらに低減させ、界面上に吸着する界面活性剤や共界面活性剤が増加します。液滴の界面張力がy <10 ”n="" cm,="" it="" can="" spontaneously="" form="" a="" microemulsion,="" and="" when="" y=""> 10-5N / cmの場合、粗い乳剤が生成されます。もちろん、スコクシニン酸のオクチルスルホン酸ナトリウム(AOT)などのイオン界面活性剤もいくつか存在し、極性頭部に2つの炭化水素基を持つため、共界面活性剤を必要とせずにマイクロエマルジョンを生成することができます。一部の非イオン性界面活性剤はHLB値に近いものもあります。似た特徴がある。
インターフェースフィルムの流動性を高める
マイクロエマルジョン液滴を形成する際、大きな液滴は小さな液滴に分散され、界面を変形・再形成する必要があり、これにより界面の曲げエネルギーが必要です。共界面活性剤を加えることで、界面の剛性を下げ、界面の流動性を高め、マイクロエマルジョン生成時に必要な曲げエネルギーを減らし、マイクロエマルジョン液滴が容易に生成されるようになります。