朱少宏 曹华伟
(1.山东潍坊学院 化学化工与环境工程学院,山东潍坊 261061；2.山东格林检测股份有限公司,山东潍坊 261061)
二甲基硅油的乳化实验
朱少宏1曹华伟2
(1.山东潍坊学院 化学化工与环境工程学院,山东潍坊 261061；2.山东格林检测股份有限公司,山东潍坊 261061)
乳化硅油作为消泡剂，在实际的生活生产中有着广泛的应用。在实验的过程中，我们发现硅油的乳化实验受到多种因素的影响，比如各种物质的用量、搅拌的速度等等。
乳化硅油 二甲基硅油 乳化试剂
1 引言
新型的绿色环保材料-乳化硅油具有相对稳定的各种化学性质,可以耐高温、低温,同时也具有很好的疏水性或是润滑性,且具有较低的表界面张力、介电常数等等。硅油的这些特性使其广泛应用于精细化学品的各个领域,但是疏水性好限制了其在水体系中的应用,因此硅油的乳化渐渐走进大众视线,成为当下受科研工作者喜欢的研究课题,乳化硅油广泛应用于纺织品、化妆品、消泡剂等领域。乳化硅油是水溶性的硅乳液,是以优质硅为主要原料,与乳化剂、防腐剂、水等物质经过合理的工艺方法配制而成的。配置乳化硅油,要想乳化硅油的稳定性好,实验时,除了配制合适的乳化剂外,还需要选择的一个合适的乳化方法。配制乳液的方法主要有四种:转相乳化方法、交替添加乳化剂、自然乳化和机械强制乳化方法。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂原料
(1）HH-数显恒温水浴锅(江苏金坛市荣华仪器制造有限公司);羧甲基纤维素(中国医药集团上海化学试剂公司）;吐温-60(化学纯);司班-60(化学纯,上海三浦化工有限公司）。(2）主要原料为二甲基硅油(其无味无毒,具有良好的化学稳定性、电缘性和粘结性,物质粘度范围极广,其凝固点相对偏低,闪点相对高,疏水性能好,并具有很高的抗剪能力）。
表1 硅油与司班吐温总质量配比对乳化结果的影响
表2 硅油含量对乳化结果的影响
2.2 实验步骤
为研究硅油含量以及乳化剂tween-60、span-60配比对乳化硅油含量的影响,本实验步骤如下:(1）在干燥的500mL的烧杯中加入一定质量(20g左右）的硅油,升温到75℃备用;(2）向备用的硅油中按不同的实验条件加入一定质量的tween-60,搅拌均匀;(3）随后加入一定质量的span-60,搅拌均匀;(4）将去离子水预热到75℃备用;(5）向烧杯中缓慢加入75℃的去离子水,控制加入速度先慢后快。记录加入去离子水的体积和加入时间,以毫升每分钟为计量单位;(6）加入的水量控制在270mL;(7）另配制1%浓度的羧甲基纤维素溶液备用;(8）在不分层的乳化液中加入10mL纤维素溶液搅拌均匀,冷却至室温,留样观察,到有油珠析出,计算稳定乳化的时间。定期观察乳液是否分层,观察时间最少为三个月方可下定结论。
2.3 实验记录
实验记录的数据以及实验过程中的问题一定要做好记录或是标注,尤其是加入的水量以及加入水的时间,两次加水之间的间隔。同时为了更好的了解乳化实验所需要的各种条件,我们还需要对初步乳化之后的乳化液进行简单的判断与对比(如:实验结束时的乳化液表面是否有油层,加入的羧甲基纤维素钠的含量以及是否加入时进行了一定程度的搅拌等等注意事项）。
2.4 实验结果讨论
乳化剂的主要作用是为了降低界面张力,提高乳液的稳定性,促进乳液的形成。乳化硅油乳化之后的稳定性跟很多的因素有直接或是间接的关系。在配置乳化剂的时候,硅油的含量可以有不同的变化,但是,司班与吐温的含量维持在1:1最为合适,乳化最为完全,呈完全均相。
2.4.1 硅油含量对乳化的影响
硅油的乳化含量对实验结果有重要的影响。硅油含量对于实验的影响主要体现在两方面来研究,一方面是加入的水的量的多少,另一个方面是司班吐温的比例的多少。
表3 司班与吐温比例对乳化结果的影响
表4
(1)将一定质量硅油加热到预设温度,再搅拌的条件下分别先后加入一定质量司班、吐温,然后先快后慢的缓慢加入加热好的去离子水。根据水的密度计算乳化硅油的含量。经过整理数据发现,研究多组实验数据,当硅油的乳化含量越是接近10%时,乳化剂的稳定性越好。在实验的过程中,硅油含量的变化主要是从水的含量来变化研究的,经过一系列的研究发现,当乳化液中水的含量维持在170ml左右时实验更易成功。(2)下面再来研究硅油与司班-60和吐温-60总质量配比对实验的影响。
通过以上数据整理,我们可以简单的认为,硅油与乳化剂的含量配比为10%,与司班吐温的配比为20:6时实验容易成功,即如表1、表2所示。
2.4.2 司班吐温含量配比对乳化的影响
司班吐温配比对实验结果有重要的影响。将硅油加热到预设温度,再搅拌的条件下分别先后加入司班、吐温,然后先快后慢的缓慢加入加热好的去离子水。通过实验实例分析,我们不难发现,当乳化液中的司班与吐温比例越接近1:1,乳化之后的乳化液越接近于稳定状态,乳化剂的稳定性越好。在实验过程中,我们将每一组实验数据都进行了详细的记录,通过对这些数据的深入研究和计算,我们可以得到一些简单的数据结果,并对其进行了整理。研究数据结果整理可得到如下表3。
2.4.3 搅拌时间对乳化的影响
搅拌时间对乳化的影响如表4所示。
通过对乳化时间的研究,我们不难得出一个结论,二甲基硅油乳化的时间并不是越久越好的,而是围绕着二甲基硅油搅拌为120分钟,加入司班吐温之后继续搅拌为120分钟时是最合适的搅拌时间。
3 实验结论
制备乳化硅油,以二甲基硅油作为原料,司班-60和吐温-60为乳化剂可以成功的制备硅油乳液,制得的乳液中司班吐温的比例为3:3,并且在硅油的含量为10%时实验最易成功。快速搅拌也是实验成功的一个重要因素。乳化设备要求不高,并且原料易得,制备方案综合成本低,具有一定的竞争力,适合应用在医药、食品以及化妆品等行业。同时,随着科研实验的不断增加,我们将会获得更多的实验数据及实验成果,通过研究这些实验数据和不断的实验,我们终将会更好的利用硅油或是乳化硅油为我们的生活提供更多的便利。
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The emulsifying silicon oil，which can be used by defoaming agents，has been used widely in the field of production. In the course of doing the experiments, we found that the silicone oil emulsion is affected by many factors, for example, a variety of material consumption, stirring speed and so on.
Carbonation method Light magnesium oxide Packing density
朱少宏(1993-),男,汉族,福建厦门同安人。曹华伟(1987-),男,汉族,山东潍坊安丘人。
