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日用化工工艺学日用化工工艺学 综合复习辅导综合复习辅导 主讲主讲 方方 波波 20082008年年5 5月月 学习主线学习主线 n n 日用化工日用化工流变学流变学理论理论 n n 表面活性剂表面活性剂理论理论 n n 合成洗涤剂合成洗涤剂工艺工艺 原料、配方、工艺原料、配方、工艺 n n 化妆品化妆品工艺工艺 原料、配方、工艺原料、配方、工艺 一一 绪绪 论论 n n 了解日用化工的范畴了解日用化工的范畴 合成洗涤剂、化妆品、香精香料等合成洗涤剂、化妆品、香精香料等 n n 了解日用化工有哪些特点？了解日用化工有哪些特点？ 多学科多学科交叉、高附加值、交叉、高附加值、复配技术复配技术 、 多组分、多相态非牛顿流体加工过程多组分、多相态非牛顿流体加工过程 一一 绪绪 论论 n n 了解高新技术在日用化工中的应用了解高新技术在日用化工中的应用 超临界萃取技术、脂质体、微胶囊超临界萃取技术、脂质体、微胶囊 等等 二二 日用化工工艺学的相关基础理论日用化工工艺学的相关基础理论 1、表面活性剂的分类 阴离子、阳离子、两性、非离子 掌握各种典型表面活性剂的名称、结构和性 质 二二 表面活性剂性能表面活性剂性能 2、表面活性剂的性质和作用？ 降低表面或界面张力 表面张力曲线 临界胶束浓度cmc 临界溶解温度（Kraft温度）、浊点 界面吸附、润湿、增溶、乳化、发泡 表面活性剂性能表面活性剂性能 3 3、影响临界胶束浓度、影响临界胶束浓度cmccmc的因素的因素 内因：结构 对离子型表面活性剂随疏水链碳原子数增大 ，cmc如何变化？ 外因：中性盐、极性脂肪醇等 4 4、掌握、掌握非离子表面活性剂浊点浊点变化规律 表面活性剂性质表面活性剂性质 5、离子型表面活性剂在水中的存在方 式 单个分子 球形胶束 棒状胶束（蠕虫状胶束） 六角形棒状胶束 层状胶束等 表面活性剂性质表面活性剂性质 6 何谓何谓HLBHLB值？值？有何作用？ HLBHLB值值表面活性剂的亲水亲油平衡值 HLB值越大，亲水性越强 HLB值越小，亲油性越强 初步筛选乳化剂、润湿剂、洗涤剂、增溶剂 等 HLB值和其功能之间的关系 HLB初步选择乳化剂的原则 油相乳化所需要的HLB值与 表面活性剂提供的HLB值相等 混合乳化剂的HLB值 混合乳化剂的HLB值等于组成混合物各乳 化剂的加权平均值 HLBm=HLBiwi wi 为表面活性剂所占的质量分数。 混合乳化剂的混合乳化剂的HLBHLB值值 n对于某油水体系，60%的 Tween60(HLB=14.9)与40%的 Span60(HLB=4.7)组成的混合乳化剂效果 最好。若现在只有Span85(HLB=1.8)和 Renex (HLB=13.0),二者应如何混合？ 表面活性剂的增溶作用表面活性剂的增溶作用 7 7 表面活性剂的增溶作用增溶作用和和增溶方式增溶方式 增溶于胶束内核 增溶于表面活性剂分子之间“栅栏结构 ” 增溶于胶束表面 增溶于非离子表面活性剂亲水基团之间 增溶作用 表面活性剂的发泡性质表面活性剂的发泡性质 8 8 泡沫的结构泡沫的结构 双层表面活性剂排列在泡沫界面上 9 9 影响泡沫稳定性的因素？影响泡沫稳定性的因素？ 表面活性剂种类、用量 连续相粘度 体系温度 离子强度等 表面活性剂的发泡性质表面活性剂的发泡性质 10 10 如何提高泡沫的稳定性？如何提高泡沫的稳定性？ 增强表面活性剂分子在界面上的排列密度 提高连续相粘度 选择适当的稳泡剂，如极性脂肪醇等 表面活性剂的复配性质表面活性剂的复配性质 11 中性盐对表面活性剂性能的影响？ 中性盐对表面活性剂性能的影响 中性盐对表面活性剂性能的影响 12 混合表面活性剂相互作用程度？ 表面活性剂相互作用强弱分类 表面活性剂的复配性质表面活性剂的复配性质 13 极性有机物对表面活性剂性质影响 极性有机物对表面活性剂性质的影响 强极性有机物对表面活性的影响 n尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇、二氧 六环只具有升高表面活性剂cmc的作 用。 n尿素可使十二醇六聚氧乙烯醚的cmc 增加10倍。 强极性有机物对表面活性的影响 n增加表面活性剂的溶解度，如尿素、二甲 苯磺酸钠、甲酰胺等。 nC16H33SO4Na在28下， 溶解度小于10-4mol/L，若加入3mol/L CH3CONHCH3，可使其溶解度增大100 倍以上。 表面活性剂的乳化作用表面活性剂的乳化作用 14 简述乳液的分类 水包油型乳液，以O/W表示 油包水乳液，以W/O表示 液滴尺寸0.1-10微米 多重乳液 O/W/O 微乳液 液滴尺寸小于100nm 表面活性剂的乳化作用表面活性剂的乳化作用 15 HLB法初步选择乳化剂的原则？ 油相乳化所需要的HLB值与表面活性 剂 提供的HLB值相等 表面活性剂的乳化作用表面活性剂的乳化作用 16 掌握影响乳液稳定性的因素有哪些 ？如何提高乳液稳定性？ 乳液的稳定性及其影响因素 相添加顺序 乳化剂的性质、用量 相体积比 体系的温度 电解质和其它添加剂的影响 增强乳液稳定的方法 n降低表面张力 n在界面上形成韧性或高粘度的界面膜 n增强界面电荷数 n 吸附聚合物分子，在界面上形成聚合物的 吸附层，发挥位阻稳定作用。 n提高连续相粘度 n在界面上吸附固体颗粒 表面活性剂的乳化作用表面活性剂的乳化作用 17 何谓相转变温度（PIT）？ 18 如何利用PIT筛选乳化剂？ 19 多重乳液是否为热力学稳定体系？ 20 为什么微乳液是热力学稳定体系？ 相转变温度（PIT）法 nPIT 对于某一特定的表面活性剂（如含POE的非 离子表面活性剂）-油-水体系，存在着一个较窄的 温度范围。在该温度以上，表面活性剂溶于油相 ，而在该温度以下，表面活性剂溶于水相；随温 度逐渐升高，体系由O/W型乳液转变为W/O型乳 液，发生转相的温度称为相转变温度（PIT）。 nPIT也称为HLB温度，在特定体系中PIT是表面活 性剂的亲水、亲油性质在界面上达到平衡的温度 。 PIT法选择乳化剂的原则 n对于O/W型乳液，合适的乳化剂体系应 具有比乳液保存温度高20-60的PIT。 n对于W/O型乳液，应选择PIT比乳液保 存温度低10-40的乳化剂体系。 微乳液及其特性 n微乳液液滴直径在5nm100nm之间的 透明分散体系。 n形成与胶束的加溶作用有关，又称为“被 溶胀的胶束溶液”或“胶束乳液”。 n微乳液性质界于胶束和一般乳液之间 自然辩证法规律： “一切差异都在中间阶段融合，一切对立都经 过中间环节而相互过渡” 三三 合成洗涤剂合成洗涤剂 1 1 合成洗涤剂一般包含哪些原料？根据配合成洗涤剂一般包含哪些原料？根据配 方方分析组分分析组分的作用。的作用。 2 2 抗污垢再沉积剂的作用原理是什么？试抗污垢再沉积剂的作用原理是什么？试 举例说明？举例说明？ 3 3 常用洗涤剂用酶有哪些？常用洗涤剂用酶有哪些？ 4 4 一般洗涤剂用酶需要满足哪些条件？一般洗涤剂用酶需要满足哪些条件？ 喷雾干燥生产普通洗衣粉基本配方 洗涤剂用酶 n碱性蛋白酶 n碱性脂肪酶 n碱性淀粉酶 n碱性纤维素酶 合成洗涤剂合成洗涤剂 5 5 掌握掌握高塔喷雾干燥工艺的过程及其特点高塔喷雾干燥工艺的过程及其特点 ？ 6 6 喷雾干燥的机理是什么？喷雾干燥的机理是什么？ 7 7 空心颗粒粉的形成机理？空心颗粒粉的形成机理？ 8 8、分析影响喷雾干燥操作效果的因素？、分析影响喷雾干燥操作效果的因素？ 9 9、配料时如何改善料浆的流动性？、配料时如何改善料浆的流动性？ 对甲苯磺酸钠、尿素等是助溶剂，可用对甲苯磺酸钠、尿素等是助溶剂，可用 于调节料液粘度。于调节料液粘度。 高塔喷雾干燥工艺过程 合成洗涤剂合成洗涤剂 10 10 掌握掌握附聚成型工艺过程。附聚成型工艺过程。 11 11 了解影响附聚成型的内在因素有哪些？了解影响附聚成型的内在因素有哪些？ 12 12 了解肥皂的制造原理、主原料和辅助原了解肥皂的制造原理、主原料和辅助原 料。料。 合成洗涤剂合成洗涤剂 13 13 掌握钙皂分散剂及其作用原理？掌握钙皂分散剂及其作用原理？ 14 14 何谓钙皂分散值？是否钙皂分散值何谓钙皂分散值？是否钙皂分散值 越大，则钙皂分散能力越强？越大，则钙皂分散能力越强？ 钙皂分散剂 钙皂分散剂（lime soap dispering agent， LSDA） 具有抑制钙皂形成能力的表面活性剂，常具有庞 大的亲水基团。 主要作用 (1) 增大肥皂的溶解度，降低Kraft温度 (2) 增强肥皂抗硬水的能力，减少钙皂形成 钙皂分散值LSDR nLSDR 在300mg/L硬水中，使100g油酸 钠不产生沉淀所需钙皂分散剂的最小量 。 n钙皂分散值越小，钙皂分散能力越大。 合成洗涤剂合成洗涤剂 15 15 油脂的油脂的碘价碘价与油脂所含与油脂所含不饱和键不饱和键的关系？的关系？ 16 16 了解间歇式皂化盐析法生产肥皂的过程？了解间歇式皂化盐析法生产肥皂的过程？ 17 17 为何在油脂皂化反应初期向体系中加入少为何在油脂皂化反应初期向体系中加入少 量皂脚？量皂脚？ 四四 化妆品化妆品 1 1 了解化妆品的主要原料了解化妆品的主要原料 2 2 了解化妆品用典型乳化剂了解化妆品用典型乳化剂 3 3 了解典型保湿剂了解典型保湿剂 4 4 了解典型调理剂了解典型调理剂 5 5 了解皮肤黑色素形成机理；典型美白剂了解皮肤黑色素形成机理；典型美白剂 及作用机理？及作用机理？ 化妆品化妆品 6 6 重点掌握重点掌握O/WO/W型膏霜类化妆品乳化剂选择和配型膏霜类化妆品乳化剂选择和配 方设计方法方设计方法 7 7 重点掌握重点掌握W/OW/O型膏霜类化妆品乳化剂选择和配型膏霜类化妆品乳化剂选择和配 方设计方法方设计方法 8 8 掌握掌握影响膏霜化妆品的工艺因素影响膏霜化妆品的工艺因素 9 9 防晒剂的种类及防紫外线原理？防晒剂的种类及防紫外线原理？ 10 10 了解防晒因子了解防晒因子SPFSPF值值 膏霜化妆品配方设计步骤膏霜化妆品配方设计步骤 a) 选定乳化体类型 对O/W型，油相乳化所需的HLB值和乳化剂 所提供的HLB值应在8-18之间； 对W/O型，油相乳化所需的HLB值和乳化剂 所提供的HLB值应在3-6之间,否则难以获得 稳定乳化体系。 b) 选定油相成分，计算油相乳化所需HLB值 。 (4) (4) 配方设计步骤配方设计步骤 c) 选定乳化剂对。根据油相乳化所需的HLB值，选定乳 化剂对。 制作O/W型乳化体，选HLB6的乳化剂为主，HLB6的 乳化剂为辅。 通常乳化剂用量为1-10%，且乳化剂在膏霜类中的用 量一般须满足经验式： 乳化剂重量/（乳化剂重量+油相重量）=10-20% 配方设计步骤配方设计步骤 因温度对HLB值、乳化效果有较大影响，还应考 虑乳化剂的离子性和相转变温度。 d) 选定水相组分，计算精制水加入量。 e) 确定乳化体配方。 通过乳化试验，制作乳化体，检验稠度、稳定 性，适当调整乳化体配方。 若制作的膏霜乳化体不满足要求，更换乳化剂 对。 五五 日用化工流变学概论日用化工流变学概论 1 1 剪切速率与速度梯度的关系如何？剪切速率与速度梯度的关系如何？ 2 2 何谓非牛顿流体？试分析其种类和特点何谓非牛顿流体？试分析其种类和特点 ？ 3 3 何谓何谓触变性触变性？形成的原因是什么？形成的原因是什么？ 4 4 何谓何谓粘弹性粘弹性？ 5 5 掌握广义牛顿流体的本构方程掌握广义牛顿流体的本构方程 幂律模型幂律模型、BinghamBingham模型模型、H-BH-B模型模型 日化产品为多组分、多相态复杂非牛顿流体；为非牛顿流体加工过程日化产品为多组分、多相态复杂非牛顿流体；为非牛顿流体加工过程 日用化工流变学概论日用化工流变学概论 6 6、在小振幅震荡流场中可获得哪些流变参数？、在小振幅震荡流场中可获得哪些流变参数？ 弹性模量弹性模量GG、粘性模量、粘性模量GG、复模量、复模量G G * * 动态粘度、虚粘度、复粘度动态粘度、虚粘度、复粘度 损耗角损耗角 与乳液产品的稳定性密切相关与乳液产品的稳定性密切相关 7 7、纯粘性流体和纯弹性固体的弹性模量、纯粘性流体和纯弹性固体的弹性模量GG和粘性模和粘性模 量量G”G”各为多少？各为多少？ 日用化工流变学概论日用化工流变学概论 8 8 掌握微分型线性粘弹性流体本构方程？掌握微分型线性粘弹性流体本构方程？ 典型的典型的MaxwellMaxwell模型模型 微分型线性粘弹性本构方程的通式 n=m，或n=m-1 微分型线性粘弹性本构方程的通式 日用化工流变学概论日用化工流变学概论 9 9 掌握掌握线性粘弹性本构方程在小振幅振荡流线性粘弹性本构方程在小振幅振荡流 场中的解场中的解 揭示日化产品线性粘弹性本构方程的重要方法揭示日化产品线性粘弹性本构方程的重要方法 Maxwell流体在动态小振幅震荡流场中的解 已知： 解： Maxwell流体在动态小振幅震荡流场中的解 Jeffreys本构方程在小振幅震荡流场中解 已知： 解： Jeffreys本构方程在小振幅震荡流场中解 10 10 掌握膏霜类化妆品具有哪些流变