Span80-Tween60/液体石蜡/AM/AA反相微乳液体系稳定性研究

白 静，冯彩霞，杨青松，路荣海，任洪光，赵 琳*

（1. 辽宁石油化工大学 化学与材料科学学院，辽宁 抚顺 113001；2. 中国石油抚顺石化公司，辽宁 抚顺 113008； 3. 中国石油东北销售分公司，辽宁 沈阳 110013）

Span80-Tween60/液体石蜡/AM/AA反相微乳液体系稳定性研究

白 静1，冯彩霞1，杨青松2，路荣海3，任洪光2，赵 琳1*

（1. 辽宁石油化工大学 化学与材料科学学院，辽宁 抚顺 113001；2. 中国石油抚顺石化公司，辽宁 抚顺 113008； 3. 中国石油东北销售分公司，辽宁 沈阳 110013）

用电导法研究了表面活性剂 HLB值、单体配比和电解质浓度对反相微乳液体系稳定性的影响。实验结果表明，表面活性剂Span80与Tween60复配且HLB值为7.48，单体AM与AA质量含量为33%时且AM与AA的质量比为9︰1，加入具有盐析效应的质量浓度为50 g/L或100 g/L NaCl时，制备的Span80-Tween60/液体石蜡/AM/AA反相微乳液体系稳定性最好。

微乳液；稳定性；电导法；丙烯酰胺

反相微乳液是两种互不相溶的油相和水相在表面活性剂和助表面活性剂的作用下形成的各向同性的、热力学稳定的、透明或半透明、粒径在1～100 nm范围的W/O型的油-水分散体系[1]。它具有高稳定度、颗粒粒径小且均一以及速溶的特性，广泛用于催化剂、半导体、超导体、磁性材料等的制备，特别是在近年来兴起的无机纳米材料、水溶性高分子材料和提高石油采收率等方面获得应用。

关于反相微乳液聚合的研究，起因于聚丙烯酰胺及其衍生物在现代工业、生活等各方面有着越来越重要的作用[2]。反相微乳液聚合得到聚丙烯酰胺微胶乳固含量高、溶解快、粒径小且均一，满足了油田开采、造纸和环境保护等方面的需求，成为国内外研究热点[3]。

本文采用不同工艺条件制备了Span80-Tween 60/液体石蜡/AM/AA反相微乳液体系。通过电导法连续测定体系电导率的变化，对反相微乳液体系稳定性进行了研究，为进一步制备聚丙烯酰胺奠定了基础。

1 实验部分

1.1 药品与仪器

药品：液体石蜡，失水山梨醇单油酸酯（Span80），聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸（Tween60），丙烯酰胺（AM），丙烯酸（AA），正丁醇（n-C4H9OH），氯化钠（NaCl）均为化学纯。

仪器：KQ-100DB型数控超声波振荡器（昆山市超声仪器有限公司），DDS-307A型电导率仪（上海精密科学仪器有限公司），搅拌器，微量进样器（100 μL），分析天平。

1.2 实验操作

(1) 将一定质量比的Span80和Tween60溶解在液体石蜡中，形成油相(O)；

(2) 将一定质量比AM和AA溶解在蒸馏水中，形成水相(W)；

(3) 在100 mL圆底烧瓶中加入50 mL的油相，置于超声波振荡器中，温度控制在(30±1)℃；

(4) 每次用微量进样器取 100 μL水相加入油相中，用超声波振荡器分散，同时用搅拌器搅拌，约10 min得到反相微乳液体系[4,5]；

(5) 静置制备的反相微乳液30 min后，用电导率仪测量其电导率。

2 结果与讨论

2.1 复配表面活性剂HLB值对反相微乳液体系稳定性的影响

不同的 HLB值对反相微乳液的稳定性有很大影响，复配型的乳化剂比单一型的乳化剂效果更好。通过改变非离子表面活性剂Span80与Tween60的质量配比，制备了不同HLB值的反相微乳液体系。本文考察了Span80与Tween60的质量比分别为7︰3、13︰7、3︰2、1︰1时，即HLB值分别为7.48、8.01、8.54、9.60时，对Span80-Tween60/液体石蜡/AM/AA反相微乳液稳定性的影响，结果见图1。

图1 HLB值对体系稳定性的影响Fig.1 Effect of HLB value on the stability of the system

如图1所示，体系增溶水量增加时，不同HLB值反相微乳液体系的电导率变化规律不同。当HLB值为7.48时，增溶水量由2.25 mL到4.50 mL，体系电导率的变化不大，曲线波动较小，体系的稳定性好；当HLB值为8.01时， 溶水量低于3.00 mLl时，电导率没有明显变化，继续加水，体系的电导率发生明显波动；当HLB值为8.54时， 溶水量低于4.00 mL时，体系的电导率随增溶水量的增加基本不变，在 溶达到4.30 mL时，体系的电导率急剧增加，稳定性变差；当HLB值为9.6时，体系的电导率随着 溶水量的增加上下波动。研究表明，在HLB值为7.48时，在整个增溶水量测试范围，反相微乳液体系电导率的变化较小，稳定性较好。

2.2 单体配比对反相微乳液稳定性的影响

当单体AM和AA的总质量含量为33%，改变单体AM与AA的质量比为5:5、7:3、8:2、9:1时，考察单体配比对反相微乳液聚合体系稳定性的影响，结果见图2。

图2 单体配比对体系稳定性的影响Fig.2 Effect of monomers on the stability of the system

如图2所示，当m(AM)/m(AA)=1︰1时，体系电导率曲线上下波动，但总体呈上升趋势，稳定性差；当m(AM)/m(AA)=8︰2时，增溶水量低于4.40 mL时，电导率都保持基本恒定，继续加水，体系的电导率急剧增加；当m(AM)/m(AA)=9︰1时，体系电导率基本保持恒定，曲线波动较小，增溶水量一直达到5.00 mL时，电导率仍保持基本恒定，表明随着丙烯酰胺在单体中含量的增大，体系稳定性增强。

AM、AA两种单体的加入对体系产生的主要影响表现为：①单体的助乳化剂作用会使界面的柔性和流动性增强，界面性质发生改变会使生成的乳胶颗粒曲率产生变化，在一些其他条件的共同作用下，曲率半径大球形胶粒处于为双连续结构，使反相微乳液体系更稳定；②使体系各组分化学性质更匹配。加入丙烯酰胺含量越高会使该反相微乳液体系稳定性增强，这可能是由于本实验所制备的反相微乳液体系有利于丙烯酰胺单体扩散。丙烯酰胺加入量不能超过其作为助乳化剂的最大加入量，也不能小于制备聚合物所需单体的量，在两种单体复配中丙烯酰胺所占分数增大，助乳化剂的效应增强，体系越稳定[6]。

2.3 电解质对反相微乳液稳定性的影响

反相微乳液体系的稳定性主要依赖于吸附在油相表面上的非离子乳化剂分子的空间位阻效应。在相同的连续相中，体系稳定性则主要取决于电解质及其浓度。有研究表明 ，具有盐析效应的电解质可以增强反相微乳液体系的稳定性。本文考察了不同浓度的电解质 NaCl对反相微乳液体系的稳定性的影响。配制NaCl质量浓度分别为25、50、100 g/L的NaCl水溶液，考察电解质对反相微乳液体系的稳定性的影响，结果见图3。

图3 NaCl质量浓度对体系稳定性的影响Fig.3 Effect of NaCl concentration on the stability of the system

如图 3所示，对于 Span80/Tween60/液体石蜡/AM/AA反相微乳液体系而言，当NaCl的质量浓度为50 g/L或100 g/L时，体系的电导率波动幅度较小，体系稳定性好；当 NaCl的质量浓度为 25 g/L时，增溶水量一直到4.5 mL时，电导率都保持基本恒定，继续加水，体系的电导率波动大幅增加，呈上升趋势。实验表明盐析效应可以进一步细化反相微乳液的液滴，可以较好的增强该体系的稳定性。

3 结 论

通过用电导法测定 Span80-Tween60/液体石蜡/AM/AA反相微乳液体系的稳定性，研究了表面活性剂HLB值、单体配比、NaCl质量浓度对反相微乳液体系稳定性的影响，研究结果表明：

⑴ 当表面活性剂Span80-Tween60的质量比为7︰3，HLB值为7.48时，体系电导率的变化较小，体系的稳定性好。

⑵ 当单体AM和AA总质量分数为33%时，随着AM含量的增大，体系电导率的变化较小，当AM与AA的质量比为9:1时，反相微乳液体系的稳定性好。

⑶ 盐析效应进一步促进反相微乳液体系的形成和稳定性的提高。当 NaCl的质量浓度为 50 g/L或100 g/L时，反相微乳液体系的稳定性较好。

［1］ 王风贺，姜炜，夏明珠，等. 电导法研究丙烯酰胺反相微乳化液聚合体系的稳定性[J]. 分析测试学报，2005，24(3):110-112.

［2］ 哈润华，侯斯健，栗付平，等. 微乳液结构和丙烯酰胺反相微乳液聚合[J].高分子通报，1995(1)：10-19.

［3］ 苏文强，杨开吉，沈静. DADMAC/AM/AA反相微乳液聚合体系的稳定性[J].石油化工高等学校学报，2006,19（4）：56-59.

［4］ 赵怀珍，吴肇亮 ，郑晓宇，等. Span80-Tween60/白油/丙烯酰胺/丙烯酸钠/H2O体系形成反相微乳液的研究[J].石油学报，2005，21(1):43-48.

［5］ 王风贺，夏明珠，雷武，等. Span 80-Tween 80/液体石蜡/AM-H2O反相微乳液体系[J].化工学报，2005,56(2):368-371.

［6］ 毕建美. 两性聚丙烯酰胺水分散体的合成与应用[D]. 青岛：青岛科技大学，2008.

［7］ Holtzschere C,Candau F. Salt effect on solutions of nonionic surfactants and its influence on the stability of polymerized microemulsion[J]. Colloid Interface Sci,1988,125(1):97-110.

Study on the Stability of Span80-Tween60 / Liquid Paraffin / AM / AA Inverse Microemulsion System

BAI Jing1，FENG Cai-jia1，YANG Qing-song2，LU Rong-hai3，REN Hong-guang2，ZHAO Lin1*
(1. Liaoning Shiyou University, Liaoning Fushun 113001，China；2. PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113001，China；3．PetroChina Northeast Marketing Company, Liaoning Shenyang 110013，China）

The effect of HLB value, monomer ratio and electrolyte concentration on the stability of reverse microemulsion system was studied by the conductance method. The experimental results show that when HLB value of surfactant Span80 and Tween60 complex is 7.48, monomer content of AM and AA is 33% , mass ratio of AM and AA is 9:1, concentration of added NaCl with salting-out effect is 50 g/L or 100 g/L, the stability of prepared Span80-Tween60 / liquid paraffin / AM / AA reverse microemulsion is best.

microemulsion; stability; conductance method; AA

T 09

A

1671-0460（2012）09-0919-03

2012-07-16

白静（1985-），女，辽宁抚顺人，辽宁石油化工大学硕士研究生，专业为分析化学，主要从事乳液稳定性的研究。E-mail：hjkx.2008@163.com。

赵琳，副教授，博士研究生。E-mail：zhaolin-fs@163.com，电话：024-56560970。