[发明专利]一种可快速破乳的柴油乳状液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可快速破乳的柴油乳状液及其制备方法，属于胶体与界面化学领域。对市售普通柴油，仅用商品级纳米二氧化硅颗粒分散于水相，即可制成O/W(水包油)型柴油乳状液，乳状液中柴油的体积分数可以达到70％以上，油珠大小为50～100μm，所需纳米二氧化硅颗粒的质量浓度需仅为0.1％～0.5％。本发明所得乳状液不同于Pickering乳状液，其中纳米二氧化颗粒并不吸附于油/水界面，而是分布于连续相水膜中。所得乳状液具有很好的流动性和较低的闪点，能稳定半个月以上；向乳状液中加入微量阳离子表面活性剂或者低浓度的高价电解质即能实现快速破乳，适用于柴油的乳化运输和储存。

技术领域

本发明具体涉及一种可快速破乳的柴油乳状液及其制备方法，属于胶体与界面化学领域。

背景技术

乳状液是一种或几种液体以液滴的形式分散在另一种不相溶的液体中构成的多相分散体系，外观类似牛奶状。简单乳状液有O/W(水包油)型和W/O(油包水)型。此外还有多重乳状液，即W/O/W或O/W/O型。乳状液广泛应用于民用和工业及技术领域，例如食品、化妆品、药品、农药、乳液聚合、新材料制备以及油品乳化输送等行业。

乳状液属于热力学不稳定体系，其不稳定过程包括沉降或乳析、絮凝、聚结以及Ostwald熟化等过程。但乳状液可以通过加入第三组分乳化剂而保持较长期限的动态稳定。常规乳化剂多为表面活性剂或高分子双亲化合物，它们吸附在油/水界面，降低油/水界面张力，形成紧密的、刚性的界面膜，通过静电排斥或位阻排斥作用防止液珠之间发生絮凝和聚结，从而使乳状液稳定。一些双亲性胶体颗粒也是优良的乳化剂，它们吸附在油/水界面形成一层固态吸附膜防止液滴之间的絮凝和聚结。其中Junas颗粒具有类似于表面活性剂的双亲结构，即一端亲水，另一端亲油；而另一类颗粒表面性质几乎均匀一致，它们能够部分被水润湿，部分被油润湿，即在油/水界面的接触角在30～150°之间。由这些具有表面活性的颗粒稳定的乳状液称为Pickering乳状液，它们往往具有优良的稳定性，原因是使这些颗粒从界面上脱附所需的能量比颗粒本身的热能要高数千倍，因此其在油/水界面的吸附被认为几乎是不可逆的。

申请人之前开发了一种新型乳状液，并发表于一区文章Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,7738–7742。虽然该乳状液形成的原理非常新奇，但是仍然需要表面活性剂的参与。

另外，虽然对大多数乳状液，人们期望它们具有优良的稳定性，但在许多场合，例如乳液聚合、非均相催化、油品乳化输送等场合，人们仅需乳状液保持暂时稳定，在过程结束后或者油品乳液到达目的地后就需要乳状液破乳。虽然乳状液是热力学不稳定体系，但快速破乳对大多数乳状液而言仍是技术难题，尤其是对颗粒稳定的Pickering乳状液。常规的破乳方法可以分为两大类，一类为物理机械法，主要包括电沉降法、超声法、多孔性材料过滤法和加热法等；另一类是物理化学方法，主要包括加入电解质促进絮凝、加入破乳剂取代原有的吸附膜促进乳状液的絮凝和聚结等。一种能实现快速破乳的方法是采用开关性或者刺激-响应性表面活性剂和开关性或者刺激-响应性表面活性颗粒。它们能够通过某种触发机制，在拥有表面活性和丧失表面活性之间可逆转换。当拥有表面活性时，它们能够稳定乳状液，而当其丧失表面活性后，乳状液破乳。响应的触发机制有多种，包括pH、CO₂/N₂、氧化还原、光照、温度等，还有乳状液具有双重触发机制，如pH-温度、pH-光照、CO₂/N₂-氧化还原等。不过这些开关性或者刺激-响应性乳化剂的合成或制备有一定的难度。

因此，开发一种避免引入表面活性剂且能够快速破乳的乳状液是非常有意义的。

发明内容