摘 要

Pickering乳液是用固体颗粒作为乳化剂来替代传统的表面活性剂使乳液体系稳定的新型乳液。Pickering乳液在许多方面拥有重要的应用价值，近年来引起了国内外的广泛关注。

本文分三个部分对Pickering乳液的制备及其稳定性问题进行了探讨。第一部分概述了现今国内外Pickering乳液的研究现状，从固体粒子浓度、油水体积比和油相种类等影响Pickering乳液稳定性的因素出发，对Pickering乳液的发展及应用进行了分析和探讨，引出本文的研究内容。第二部分在对Pickering乳液稳定性影响因素的基础上，阐述了固体粒子相对于传统表面活性剂的优势。对纳米SiO₂和纳米TiO₂固体粒子进行了表面改性处理：用乙醇和水作为助溶剂，用硅烷偶联剂KH-570改性SiO₂颗粒。用胺类化合物HMDS改性TiO₂微粒。并从亲油化度、沉降性和红外光谱等方面对两种固体粒子的改性效果进行了分析与讨论。第三部分阐述了Pickering乳液的制备方法，运用单因素实验法，从固体粒子浓度、油水体积比和油相种类三个方面探究这些因素对Pickering乳液稳定性的影响。从乳液外观、液滴直径和形貌方面对制备的乳液进行分析讨论，归纳总结。加深对Pickering乳液稳定性研究的理解。

关键词：改性固体粒子；Pickering乳液；制备；稳定性

Abstract

Pickering Emulsion is a new type of emulsion that uses solid particles as an emulsifier to replace traditional surfactants to stabilize the emulsion system. Pickering emulsion in many ways has important application value, in recent years has aroused widespread concern at home and abroad.

In this paper, the preparation and stability of Pickering emulsion were discussed in three parts. In the first part, the research status of Pickering emulsion at home and abroad is summarized. The development and application of Pickering emulsion are analyzed and discussed from the factors of stability of Pickering emulsion, such as solid particle concentration, oil / water volume ratio, and the research content of this paper is given. In the second part, the advantages of solid particles relative to traditional surfactants are expounded on the basis of the factors affecting the stability of Pickering emulsion. The surface modification of nano-SiO2 and nano-TiO2 solid particles was carried out: SiO2 particles were modified with silane coupling agent KH-570 with ethanol and water as cosolvent. Modification of TiO2 Particles with Amine Compounds HMDS. The modification effect of two kinds of solid particles was analyzed and discussed from the aspects of lipophilicity, sedimentation and infrared spectroscopy. In the third part, the preparation method of Pickering emulsion was described. The effects of these factors on the stability of Pickering emulsion were investigated from three aspects: solid particle concentration, oil / water volume ratio and oil phase. The emulsion prepared by emulsion appearance, droplet diameter and morphology was analyzed and summarized. Deepen the understanding of the stability of Pickering emulsion.

Key words: modified solid particles; Pickering emulsion; preparation; stability

目录

摘要 i

Abstract ii

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及研究意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 立题意义 2

1.2 国内外Pickering乳液的研究进展 3

1.2.1 固体粒子的表面改性 3

1.2.2 固体粒子浓度对pickering乳液的影响 4

1.2.3 油水体积比对pickering乳液的影响 5

1.2.4 固体粒子和表面活性剂对pickering乳液的协同作用 5

1.2.5 Pickering乳液的应用研究 5

1.3 本文的研究内容 6

第二章 SiO₂和TiO₂粒子的改性 7

2.1 引言 7

2.2 实验仪器与试剂 7

2.3 实验方法 8

2.3.1 SiO₂的改性 8

2.3.2 TiO₂的改性 8

2.4 实验结果与分析 9

2.4.1 亲油化度的测定 9

2.4.2 沉降试验 9

2.4.3 红外光谱 10

2.5本章小结 12

第三章 Pickering乳液的制备及其稳定性研究 13

3.1引言 13

3.2 实验仪器与试剂 14

3.3 Pickering乳液的制备 14

3.4 表征方法 15

3.5 结果与讨论 16

3.5.1 不同固体粒子浓度对Pickering乳液稳定性的影响………….. 16

3.5.2不同油水体积比对Pickering乳液稳定性的影响 17

3.5.3不同油相对Pickering乳液稳定性的影响 18

3.6 本章小结 19

第四章 结论 20

致谢 21

参考文献 21

第一章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

由于分散液滴的界面面积很大，没有乳化剂的乳液是热力学不稳定的体系。为了稳定乳液液滴，低摩尔质量的表面活性剂或表面活性聚合物通常包裹在制剂中以降低相间的界面张力。但这并不是唯一有效的手段，Ramsden和Pickering进行的研究揭示了另一种稳定液滴的方法，即通过使用固体颗粒（通常为纳米级或微米级）来代替表面活性剂^[1]。然而，颗粒稳定的乳液（即Pickering乳液）直到十年前才引起了较大的关注。随着材料科学的快速发展，市场上出现了许多替代颗粒，研究人员认识到使用固体颗粒作为乳液稳定剂可以设计更多实验。探究不同因素对乳液稳定性的影响。此外，Pickering乳液具有许多独特的特征，即有表面活性剂稳定的传统乳液不具有的优异的稳定性和低毒性。

许多研究人员对Pickering乳液都进行了广泛而系统的工作，例如赫尔大学的B. P. Binks教授领导的小组，哈佛大学的A. D. Dinsmore教授，德国不来梅大学的M. Mass教授，JRDC的K. Nagayama教授和香港中文大学的T. Ngai教授。此外，他们还使用Pickering乳液作为多孔结构或刺激响应性的材料的模板，制备具有胶体颗粒壳（称为胶体）的微胶囊。丰富并扩大了Pickering乳液的应用^[2]。目前已经出版了关于Pickering乳液发展的各个方面的几篇报道，例如对生物质基颗粒和刺激响应的Pickering乳液制备的乳液的研究以及Pickering乳液在不同领域的应用的一些例子大多数研究者认为，吸附固体颗粒界面处的油和水，形成界面膜。是Pickering乳液的稳定机理。Fig.1-1为Pickering乳液的稳定机理示意图。