選擇合適的乳化劑非離子型乳化劑:像失水山梨醇脂肪酸酯(如 Span 系列)和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(如 Tween 系列)是常用的非離子型乳化劑。例如,Span - 80(失水山梨醇單油酸酯)親油性較強(qiáng),可與聚丙烯酰胺中的疏水部分相互作用;Tween - 80(聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯)則具有較好的親水性,它能幫助降低油水界面的表面張力。在乳化過程中,它們可以包裹在聚丙烯酰胺顆粒表面,形成穩(wěn)定的乳化體系。
陽離子型乳化劑:季銨鹽類乳化劑是典型的陽離子型乳化劑,如十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。對于帶有陰離子基團(tuán)的聚丙烯酰胺,陽離子型乳化劑可以通過電荷相互作用,更好地吸附在聚丙烯酰胺表面,使乳化過程更容易進(jìn)行,并且能增強(qiáng)乳化體系的穩(wěn)定性。
陰離子型乳化劑:十二烷基硫酸鈉(SDS)是常見的陰離子型乳化劑。它能夠與聚丙烯酰胺中的陽離子成分(如果有)相互作用,同時(shí)其親水性的硫酸根離子可以增強(qiáng)乳化體系在水中的穩(wěn)定性。
乳化體系的構(gòu)建油相選擇:油相可以選擇礦物油(如白油)、植物油(如大豆油)等。礦物油化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,來源廣泛;植物油具有生物相容性好等特點(diǎn)。油相的作用是為聚丙烯酰胺提供一個(gè)分散的介質(zhì),與乳化劑一起將聚丙烯酰胺顆粒包裹起來,形成油包水(W/O)或水包油(O/W)型乳化體系。例如,在制備油包水型乳化聚丙烯酰胺時(shí),油相的體積分?jǐn)?shù)在 40% - 70% 左右。
水相組成:水相除了含有聚丙烯酰胺外,還可以添加一些輔助成分,如緩沖劑(調(diào)節(jié) pH 值)、抗氧劑(防止氧化)等。水相的體積分?jǐn)?shù)與油相相對應(yīng),在 30% - 60% 左右。對于聚丙烯酰胺的濃度,根據(jù)具體應(yīng)用需求確定,一般在 10% - 30% 左右。
乳化過程及條件控制預(yù)混合階段:將乳化劑與油相和水相分別混合均勻。例如,把乳化劑溶解在油相中,形成油相溶液;將聚丙烯酰胺溶解在水中,形成水相溶液。這一步可以通過攪拌或超聲處理來實(shí)現(xiàn),攪拌速度可以控制在 300 - 500 轉(zhuǎn) / 分鐘左右,超聲功率在 200 - 400W 左右,時(shí)間為 5 - 10 分鐘,以確保乳化劑和聚丙烯酰胺在各自相中的均勻分布。
乳化階段:將水相緩慢加入到油相中,同時(shí)進(jìn)行高速攪拌或均質(zhì)處理。攪拌速度可以提高到 1000 - 2000 轉(zhuǎn) / 分鐘,均質(zhì)壓力可以在 30 - 60MPa 左右。這個(gè)過程中,乳化劑會在油水界面形成乳化膜,將聚丙烯酰胺包裹在油滴或水滴中,形成乳化體系。乳化時(shí)間一般在 10 - 30 分鐘左右,具體時(shí)間取決于乳化劑的類型、用量以及攪拌或均質(zhì)的強(qiáng)度。
后處理階段:乳化完成后,可以對乳化體系進(jìn)行后處理,如添加穩(wěn)定劑來進(jìn)一步提高乳化體系的穩(wěn)定性。穩(wěn)定劑可以是一些高分子聚合物(如黃原膠)或膠體(如明膠),其添加量一般為乳化體系總質(zhì)量的 0.1% - 1% 左右。同時(shí),對乳化體系進(jìn)行過濾,去除存在的未乳化的大顆?;螂s質(zhì),使乳化體系更加均勻和穩(wěn)定。