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杨传玺1,王小宁2,杨诚3
1. 中国农业大学资源与环境学院,北京100193
2. 东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110819
3. 山东师范大学物理与电子科学学院,济南250014
摘 要 Pickering乳液由于具有独特的界面粒子膜、环境响应性等优势,在化工新型材料和催化材料领域获得广泛应用。本文对Pickering乳液稳定机理进行综述,指出影响Pickering乳液稳定性的3个关键因子分别为界面张力、三相接触角和粒子粒径,阐明了固体颗粒表面润湿性、固体颗粒浓度、水相电解质、水相pH值、油水相体积比等因素通过固体颗粒界面膜理论和三维黏弹粒子网络机理对Pickering乳液稳定性的影响。
关键词 Pickering 乳液;稳定性;稳定机理
乳液(emulsion)是由两种互不相溶的液相组成的分散体系,其中内相以液滴的形式分散于外相中[1]。由于存在较大的油/水界面积,乳液是一种热力学不稳定体系,为维持稳定必须向体系中加入第三类物质,即稳定剂[2]。传统的稳定剂主要为表面活性剂及具有表面活性的聚合物,并在食品、化妆品、涂料、医药、材料科学及生物技术等领域具有广泛应用[3]。20 世纪初,Ramsden发现胶体尺寸的固体颗粒可以稳定乳液,之后Pickering对这种乳液体系开展了系统的研究,为表彰Pickering在该领域的突出贡献,通常将采用胶体粒子取代传统表面活性剂稳定的乳液称为Pickering乳液[4]。
由于Pickering乳液的稳定剂为胶体粒子,因此与表面活性剂稳定的乳液相比具有4大优势:1)Pickering乳液所需的胶体粒子浓度远远低于表面活性剂浓度,可降低乳化剂的用量,节约成本[5];2)部分胶体粒子具有pH或温度响应性,Pickering乳液也具有相应性能,可通过改变刺激条件实现胶体粒子的分离和回收[6];3)胶体粒子对人体和环境的毒害作用远小于表面活性剂[7];4)Pickering乳液体系不易受外界酸碱性、盐浓度、温度及油相组成的影响,具有更强的稳定性[8]。因此,Picker⁃ing乳液在食品加工、生物医药、石油工业、农业及环境保护领域具有潜在的应用前景[9-10]。
近几十年来,由于纳米技术的进步和发展,已经制备出不同种类和形貌的纳米粒子对Picking乳液的稳定性能和机理进行深入分析。目前,许多学者对Picking乳液开展了广泛细致的研究工作并取得了突出的研究成果[11-19]。