固体粒子的形貌控制及其在稳定乳液中的应用

论文摘要

固体稳定乳液是以固体粒子作为乳化剂代替传统乳液中表面活性剂的一种热力学稳定、动力学不稳定的体系。可应用在新材料的合成、多相催化、医药、化妆品、石油采油等方面。但是,固体粒子在界面上的行为、固体稳定乳液稳定性影响因素、固体粒子的形貌对乳液的影响、混合固体粒子对乳液的影响、乳液的热力学、动力学等问题还研究不深。针对以上问题,本论文对固体粒子的形貌进行控制,并讨论固体粒子的亲疏水性、固体粒子的形貌、混合固体粒子对固体稳定乳液稳定性的影响,同时把固体稳定乳液做为新型的模版,制备有机/无机新型复合材料及诱导无机材料生长。在CaCl2/Na2CO3体系中,分别以PEG-2000、乙二醇、Oπ-10为添加剂制备不同形貌的碳酸钙结晶。通过调节反应温度及添加剂的组分分别控制合成了立方体、棒状、球形及菊花状碳酸钙。以无定型碳酸铜稳定CO2/CuCO3泡沫为模版,控制合成了纳米针/微米球复合结构的碳酸铜固体粒子。以正硅酸乙酯为有机硅源,超声辅助制备纳米二氧化硅。用A-151对所制备的固体粒子进行表面改性,并表征其相对亲疏水性。并把具有不同亲疏水性的同种固体粒子、相近亲疏水性的不同固体粒子、两种、三种混合固体粒子分别为乳化剂制备固体稳定乳液,考察固体的形貌、亲疏水性、混合固体对乳液稳定性的影响,结果表明,固体稳定乳液的稳定性随连续相与分散相（油/水）体积比增加而增加。同种固体粒子稳定乳液的稳定性随固体粒子疏水性的增加稳定性减小。在亲疏水性相近的固体粒子稳定乳液中,斜方固体粒子稳定的乳液比球形固体粒子稳定的乳液稳定性较强,具有球形形貌的两种固体粒子中大粒径碳酸铜固体稳定的乳液稳定性较强。混合两组分固体粒子可以有效提高固体稳定乳液稳定性,当两混合固体的质量比为9:1时乳液的稳定性达到最高。三组分固体混合粒子稳定乳液的稳定性比两组分的还要强。以上述固体稳定乳液为模版,制备新型的纳米无机/有机复合材料。借助该固体复合材料研究固体粒子在Pickering乳液界面上的行为。结果表明,固体稳定乳液中存在热力学平衡滞后现象;混合固体粒子比单组分固体粒子在界面上的吸附量较多,可水解的小粒径固体水解使界面上的固体粒子相互连接,在界面上构成一个整体,增强了界面膜的强度,所以混合固体粒子能有效增加固体稳定乳液的稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 固体稳定乳液
• 1.1.1 粒子吸附对界面能的改变
• 1.1.2 固体粒子对体相和界面的分隔作用
• 1.1.3 有效界面张力
• 1.1.4 表面压/表面积的等温线
• 1.1.5 固体粒子接触角的测量
• 1.1.6 粒子在界面上的相互作用
• 1.1.7 界面的流变学性质
• 1.2 固体粒子的形貌控制
• 1.2.1 可溶性的小分子，离子以及颗粒作为可溶性添加剂
• 1.2.2 人工合成的可溶高分子作为添加剂
• 1.2.3 聚合物模板
• 1.2.4 其它的方法
• 1.3 本论文的研究目的和内容
• 2 不同形貌固体粒子的控制合成
• 2.1 碳酸钙固体粒子的形貌控制合成
• 2.1.1 实验
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.1.3 结论
• 2.2 碳酸铜的形貌控制合成
• 2.2.1 实验
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.3 结论
• 2.3 球形纳米氧化硅的控制合成
• 2.3.1 实验
• 2.3.2 结果与讨论
• 3 固体稳定乳液的制备及其稳定性研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 固体粒子的表面改性及相对亲疏水性
• 3.1.2 单组分固体稳定乳液
• 3.1.3 两组分混合固体稳定乳液
• 3.1.4 三组分混合固体粒子稳定乳液
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 固体粒子的亲疏水性
• 3.2.2 单组分固体稳定乳液
• 3.2.3 两组分混合固体粒子稳定乳液
• 3.2.4 三组分混合固体稳定乳液
• 3.3 结论
• 4 固体粒子在聚苯乙烯/水界面的有序组装
• 4.1 实验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 单组分固体/PS
• 4.2.2 多组分混合固体/PS 复合材料
• 4.3 结论
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录