上式中 是界面面积的增加量, 是界面张力, 是熵的变化,乳化时,一般 ,所以乳液的形成不是自发的,是需要能量的。制备乳液的过程中需要一定的能量来保证小液滴的生成。得到的液滴越小,需要的能量就越高。
1.2纳米乳液特点
纳米乳液是一类粒径在亚微米级(50-500nm)的乳状液,其外观随粒径的不同呈现透明半透明(50-200nm)或乳白色(200-500nm)。与普通乳液(1-10um)相比,纳米乳液液滴粒径小,分散均匀,有一定的动力学稳定性,能够在长时间内不发生明显的絮凝和聚结。但不同于热力学稳定的微乳液,纳米乳液的尺寸介于粗乳液(1-10um)与微乳液(10-100nm)。纳米乳液本质上属于热力学不稳定体系,且液滴粒径越小,所具有的界面能越高,越有利于奥斯特瓦尔德熟化的发生,小液滴中的流体越容易转移到大液滴中,最终导致乳液的粗化[3]。纳米乳液具有较低的油/水界面张力,这使其具有良好的润湿、铺展、沉积和渗透性,小的液滴和大的比表面积使得纳米乳液具有很强的传送和运输能力,可用于活性物质(药物、营养品、香料等)的输送;小液滴可穿透皮肤、器官、组织等,易于实现活性物的传递[4]。
虽然乳液按粒径大小可分为粗乳液,纳米乳液和微乳液,但他们之间还是有许多不同点,下表1-1为三种乳液的不同点:
表1-1纳米乳液与粗乳液和微乳液的对比
粗乳液 纳米乳液 微乳液
粒径 1-10um 50-500nm 10-100nm
乳化剂浓度 低 中 高
外观 不透明 透明、半透明 透明、半透明
稳定性 不稳定 动力学稳定 热力学稳定
1.3纳米乳液的制备方法
纳米乳液并不是一种热力学稳定体系,因此,纳米乳液的制备需要能量的输入。这些能量可以是机械能也可以是化学能,根据输入的能量大小不同,可以分为高能乳化法和低能乳化法。
1.3.1高能乳化法论文网
高能乳化法一般是指通过高压均质法、超声就化法和微流喷射法等方法提供大量的能量[5],将普通乳液的大液滴进行拉伸破碎,使大液滴分散为数个小液滴,从而制得粒径在纳米级别的纳米乳液。虽然高能乳化法不受表面活性剂选择种类的限制且可以得到较均一的液滴,但成本较高,限制了其实际应用。
1.3.2低能乳化法
低能乳化法需要的能量输入少,制备装置简单,成本低廉,主要是通过改变温度或组成使表面活性剂的自发曲率发生变化,从而制备纳米乳液。常见的低能乳化法主要包括主要有相转变温度法(PIT)、微乳液稀释法、D相乳化法和相转变组分法(PIC)。
(1)相转变温度法(PIT)
相转变温度法是利用温度诱导体系发生相转变,最终形成纳米乳液的方法。相转变温度法是适用于非离子表面活性剂体系的低能乳化法,对于含有大量离子型表面活性剂的体系,是无法利用相转变温度法制备纳米乳液的。这是由于非离子表面活性剂的亲水基团的水化程度随温度升高而降低,表面活性剂的亲水性下降。总的说就是非离子表面活性剂的自发曲率与温度相关:低温时自发曲率为大的正值,表面活性剂倾向于O/W型稳定乳液;高温时自发曲率为大的负值,表面活性剂倾向于W/O型稳定乳液。在中间某一温度时,表面活性剂的自发曲率接近于零,对应的温度即为体系的相转变温度(PIT)[6]。对于一定的油、水、表面活性剂体系,都存在PIT温度,在时温度时表面活性剂的亲水亲油性质刚好平衡,体系的界面张力最低[7],能够形成具有最小瞬时粒径的液滴。