表面活性剂的乳化原理主要基于其独特的分子结构和性质，能够显著降低油水界面张力，形成稳定的乳液。以下是详细解析：

1. 表面活性剂的分子结构特点

表面活性剂分子通常由两部分组成：

• 亲水头基：易溶于水，如羟基、磺酸基、季铵盐等。

• 疏水尾链：易溶于油（憎水亲油），如长链烷基、芳香基等。
  这种“两亲性”结构使其能够定向排列在油水界面上，从而改变界面性质。

2. 乳化作用的关键机理

（1）降低界面张力

• 油和水之间的界面张力较高（约30-50 mN/m），导致二者难以自发混合。

• 表面活性剂吸附在油水界面，亲水头伸入水相，疏水尾伸入油相，使界面张力显著降低（可降至1-10 mN/m），从而易于形成分散液滴。

（2）形成界面膜

• 表面活性剂在液滴表面形成致密的单分子膜，阻止液滴碰撞时合并。

• 若使用离子型表面活性剂（如SDS），还会在液滴表面形成双电层，通过静电斥力增强稳定性。

• 非离子型表面活性剂（如Span、Tween）则通过空间位阻效应稳定液滴。

（3）乳液的定向形成

• 水包油型（O/W）乳液：表面活性剂亲水性强（HLB值高）时，更易形成油滴分散在水中的乳液。

• 油包水型（W/O）乳液：表面活性剂亲油性强（HLB值低）时，更易形成水滴分散在油中的乳液。

3. 乳液稳定的辅助因素

• 静电稳定（离子型表面活性剂）：液滴带同种电荷，相互排斥。

• 空间稳定（非离子型或高分子表面活性剂）：吸附层产生位阻效应。

• 界面膜的强化：混合表面活性剂或添加助乳化剂（如醇类）可形成更紧密的复合膜。

• 液滴尺寸控制：通过高速搅拌、均质等手段减小液滴尺寸（通常0.1-10 μm），降低聚集倾向。

4. 影响乳化效果的因素

5. 实际应用中的关键点

• 表面活性剂的选择：需根据油相性质、乳液类型、体系pH等综合选择，必要时复配使用。

• 乳化工艺：高剪切分散（如均质机）可提高乳化效率，获得均匀小液滴。

• 长期稳定性：需结合抗氧化剂、增稠剂等手段防止乳液分层、聚结或奥斯特瓦尔德熟化。

6. 典型示例

• 洗涤剂中的乳化：油污被表面活性剂包裹形成O/W乳液，随水冲走。

• 化妆品乳液：通过混合乳化剂（如司盘+吐温）形成稳定膏霜。

• 食品乳液：卵磷脂（天然两亲分子）用于制备蛋黄酱、冰淇淋等。

总结

表面活性剂的乳化本质是通过两亲分子在油水界面的定向吸附，降低界面张力并形成动力学稳定的界面膜，从而将互不相溶的液体分散为表观均匀的体系。这一原理在日用化工、食品、医药、石油开采等领域具有广泛应用。

登录阅读