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研究生:陳政宇
研究生(外文):Cheng-Yu Chen
論文名稱:以回應曲面法探討添加膨潤土對水包油型乳液最適化製備條件之研究
論文名稱(外文):Study of optimization of bentonite addition on oil in water emulsions preparation using response surface methodology
指導教授:陳文章陳文章引用關係
口試委員:蘇文達林振隆蔡德華
口試日期:2012-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:化學工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:膨潤土皮克林乳液界面活性劑回應曲面法實驗設計法最適化
外文關鍵詞:bentonitePickering emulsionssurfactantresponse surface methodologydesign of experimentsoptimization
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皮克林(Pickering)乳液是由水相、油相與固體粒子所組成的乳化系統。有兩種方式可以使皮克林乳液更加的穩定,其中一種方法是固體粒子藉由改性來增加乳液的穩定性,另一種方法是利用固體粒子與界面活性劑協同來穩定乳液。與一般的傳統乳液相比,皮克林乳液除了穩定性強,還可以減少界面活性劑的用量,對環境的污染性較低,所以有很大的應用潛力。
而製備方式是利用型號為T25的均質機,將油相以液滴的形式分散在黏土與界面活性劑水溶液中,使用的界面活性劑為Tween 80、懸浮劑為羥乙基纖維素、固體粒子選用膨潤土而油相則選用肉豆蔻酸異丙酯。在沒有添加界面活性劑的情況下,增加黏土的添加量是無法有效的改變溶液的表面張力,因此適當的添加界面活性劑可以降低油/水之間的表面張力。利用回應曲面法進行實驗設計來探討各個因子對乳液粒徑的影響:Tween 80的含量、膨潤土的含量、水溶液與油的比例、均質機的轉速。經由統計軟體模擬的結果顯示在Tween 80含量為15.12%、膨潤土含量為1.81%、水溶液與油的比例為4.551:1、均質機轉速為9121rpm的製程條件下,可以得到最適化的乳液,乳液的預測值為887.2nm,而驗證最適化的製備條件所製備出的乳液粒徑為891.5nm。


Pickering emulsions are composed of water phase, oil phase and solid particles mixture in an emulsified system. There are two ways to increase the stability of emulsions. One is through surface modified particles, and the other is combining the solid particles with surfactant. Compared with the traditional emulsions, Pickering emulsions are more stable, in which the amount of surfactant is reduced. Therefore, Pickering emulsions tend to have low pollution for environment, and it has great potential for applications.
The emulsions were prepared by adding oil to the clay and surfactant solution under the T25 homogenizer. The surfactant is Tween 80, suspending agent is HEC, Clay is bentonite, and the oil phase is isopropyl myristate. From the study of surface tension, in the absence of surfactant, the addition of increasing clay contents did not significantly change the surface tension. Therefore, adding proper content of surfactant can reduce the surface tension. The particle size and distribution of Pickering emulsions were investigated using response surface methodology (RSM) for design of experiments as a function of four factors: %Tween 80 content, %bentonite content, an aqueous dispersion-to-oil ratio, and the rotational speed of homogenizer. Simulation by computer software predicted the particle size of 887. 2nm when optimal emulsification conditions were: %Tween 80 = 15.12%, %bentonite = 1.81%, an aqueous dispersion-to-oil ratio = 4.551:1, and the rotational speed of homogenizer = 9121 rpm, and the actual experimental value of particle size was 891.5 nm.


摘要………………………………………………………………………………………i
ABSTRACT…………………………………………………………………………..…ii
誌謝…………………………………………………………………………..…………iii
目錄………………………………………………………………………………..……iv
表目錄…………………………………………………………………………….……vii
圖目錄…………………………………………………………………………………viii
第一章 緒論…………………………………………………………………….………1
1.1 研究動機………………………………………………………….………1
1.2 研究目的………………………………………………………….………2
第二章 文獻回顧………………………………………………………………….……3
2.1 乳液………………………………………………………….……………3
2.1.1 乳液的定義…………………………………………….……………3
2.1.2 乳液的種類……………………………………….…………………4
2.1.3 乳液的鑑別方法……………………………………………….……5
2.2 界面活性劑…………………………………………………………….…6
2.2.1 界面活性劑的性質…………………………………….……………6
2.2.2 界面活性劑的分類……………………………………….…………6
2.2.3 表面張力的量測……………………………………….……………9
2.3 皮克林乳液……………………………………………………………10
2.3.1皮克林乳液的類型…………………………………….……………10
2.3.2皮克林乳液的穩定機制……………………………………………12
2.3.3 立體空間穩定作用……………………………………...…………14
2.3.4 影響皮克林乳液穩定性的因素……………..….………..………16
第三章 實驗器材、藥品與方法……………………………………….…………19
3.1 實驗器材………………………………………...…………………19
3.2 實驗藥品……………………………………………………...…………21
3.2.1藥品簡介……………………………………………………………21
3.3 實驗方法與步驟………………………………………...………………25
3.3.1 黏土-界面活性劑混合水溶液的製備…………………..…………25
3.3.2 乳液的製備…………………………………………………...……25
3.3.3 表面張力的量測……………………………………...……………27
3.3.4 粒徑的測定………………………………………………...………27
3.4 回應曲面法…………………………………………………………...…27
3.5 實驗設計法………………………………………...……………………30
3.5.1 部分因子實驗設計………………………………...………………32
3.5.2 陡降路徑實驗…………………………………...…………………34
3.5.3 中心混成實驗設計…………………………………...……………35
第四章 結果與討論……………………………………………………………...……37
4.1 乳液的類型……………………………………………...………………37
4.2 皮克林乳液的表面張力測量…………………..…...……………………40
4.3 實驗設計法結果…………………………………...……………………42
4.3.1 部分因子實驗設計之結果………………………...………………42
4.3.2 部分因子實驗設計之各因子對皮克林乳液的影響…………...…45
4.3.2.1 Tween 80的含量對皮克林乳液的影響………………………45
4.3.2.2 膨潤土的含量對皮克林乳液的影響…………………………46
4.3.2.3 水溶液的含量與油的比例對皮克林乳液粒徑的影響………47 4.3.2.4 均質機的轉速對皮克林乳液粒徑的影響……………………48
4.3.3 陡降路徑實驗之結果………………………………...……………49
4.3.4 中心混成實驗設計之結果………………………………...………51
4.3.5 中心混成實驗設計之各因子對皮克林乳液的影響…………...…54
4.3.5.1 Tween 80的含量對皮克林乳液的影響……………………..54
4.3.5.2 膨潤土的含量對皮克林乳液的影響………………….……55
4.3.5.3 水溶液的含量與油的比例對皮克林乳液粒徑的影響…..…56
4.3.5.4 均質機的轉速對皮克林乳液粒徑的影響………….………57
4.3.6 回應曲面圖…………………………………………………...……58
4.4 最適化皮克林乳液穩定性分析…………………………………………59
第五章 結論與建議…………………………….……………………………………61
5.1 結論…………………………………………………………..………….61
5.2 建議……………………………………………………………………...62
參考文獻……………………………………………………………………………….63
附錄A 部分因子實驗設計三次重複結果……………………………………………67
附錄B 中心混成實驗設計三次重複結果……………………………………………70
附錄C 回應曲面圖……………………………………………………………………76


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