Page 82 - 精细化工2019年第10期
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·2048· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷
件下通过水解-聚合反应，形成 PDMS 乳液，其反应
路线如下图所示。首先，难溶于水的 DMDMS 在碱
性条件下通过水解反应（S N 2）生成低分子量的可
溶于水的离子态中间体；其次，该水溶性中间体通
过聚合反应生成难溶于水的大分子 PDMS；然后，
这些大分子缔合在一起为随后的乳液生长提供了
成核位点。
MeO Si(Me) 2 OMe 碱性
MeO Si(Me) 2 O 碱性 PDMS
制备得到的乳液处于热力学非稳定状态，长时 图 2 HLB 对乳液的影响
Fig. 2 Effect of HLB on the emulsion properties
间放置会产生相分离。通过向体系中添加乳化剂，
降低界面张力，使得乳液的液滴表面带负电，液滴 HLB 值越大，乳化剂的亲水性越强。由图 2 可
之间通过静电排斥作用产生一个能量壁垒，从而使 知，随着乳化剂 HLB 增大，乳液的粒径变化不大，
体系处于一种动力学稳定状态。这种类型的乳化过 在 400 nm 左右波动。但乳化剂的 HLB 对乳液的分
程是由水解和聚合反应的负焓变驱动的。然后，向 散性有很大影响，乳液的多分散指数（PDI）先减小
体系中加入 TEOS，通过 TEOS 与未参与反应的离 后增大，在乳化剂 HLB 为 13 时最小，PDI 为 0.003，
子态中间体的共聚作用在乳液模板表面进行包覆， 即此时乳化剂 HLB 与油相 HLB 相同，乳液液滴表
最后用乙醇将模板除去即可得到中空微球。中空微 面的乳化剂分子亲水性使得液滴之间以及两相之间
球的形成机理如图 1 所示。 相互作用达到平衡，动力学稳定性较强，乳液的粒
径分布均匀。另一方面，Tween80 和 Span80 复配之
后，由于 Tween80 的亲水性更强，其亲水基团比未
乙氧基化的 Span80 的亲水基团在水中延伸得更远，
使得界面膜中两种乳化剂分子的疏水链排列更加紧
密，相互之间的作用力大于其单独存在时各自的相
互作用，提高了体系的动力学稳定性，从而提高了
乳液的单分散性。因此，在后续的研究过程中固定
乳化剂 HLB 为 13，探索其他因素对乳液的影响。
2.1.2 反应时间对乳液的影响
图 1 中空微球形成机理示意图 在乳化剂 HLB 为 13、单体 DMDMS 质量分数
Fig. 1 Schematic illustration of the formation mechanism
of hollow microspheres 1.0%、乳化剂质量分数 0.001%时，研究反应时间对
乳液的影响，结果如图 3 所示。
2.1 不同因素对乳液的影响
由于 Tween80 和 Span80 复合乳化剂亲水性和
疏水性的调配更适合于用作水包油乳液，所以本文
研究了该复合乳化剂 HLB、反应时间、乳化剂用量、
单体用量等因素对乳液粒径及分散性的影响。其中，
乳化剂 HLB 分别为 11、12、13、14、15，反应时
间分别为 4、6、8、10、12 h，乳化剂质量分数分别
为 0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、0.005%，单
体 DMDMS 质量分数分别为 0.8%、0.9%、1.0%、
1.1%、1.2%，均以乳液体系总质量为基准。
2.1.1 乳化剂 HLB 对乳液的影响 图 3 反应时间对乳液的影响
Fig. 3 Effect of reaction time on the emulsion properties
在反应时间为 6 h，单体 DMDMS 质量分数
1.0%，乳化剂质量分数 0.001%时，研究乳化剂 HLB 由图 3 可知，随着反应时间的增长，乳液的粒
对乳液的影响，结果如图 2 所示。 径在 450~600 nm 之间波动，并没有明显的变化规
