煤油微乳液及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微乳液领域，具体涉及一种煤油微乳液及其制备方法。
【背景技术】
[0002]微乳液是一种热力学稳定体系，通常由表面活性剂、助表面活性剂、水相和油相组成，粒径在10?lOOnm范围内，具有外观透明、稳定性好、易于制备等优点，在材料科学、有机化学、生物工程、医学等方面引起了越来越多的关注。煤油作为一种燃料资源，易燃易爆，对煤油进行微乳化会起到防爆抑爆的安全作用，同时会使煤油燃烧更充分、燃烧效率提高。由于油、水在表面活性剂作用下形成W/0或0/W乳液在加热燃烧时水蒸汽受热膨胀后产生微爆，使得煤油二次雾化燃烧更加充分，大大降低了废气中有害气体的含量。
[0003]醇是最常用的助表面活性剂。然而，在煤油微乳液的制备中，由于甲醇、乙醇、正丁醇为助表面活性剂时，水溶性强，分布在水相中的醇分子较多，促进了表面活性剂分子在水相中的溶解，分配到界面上的表面活性剂较少，很难形成煤油微乳液，此外随着碳链的增加，醇分子的体积依次增大，其嵌入界面膜的阻力增大，使界面膜的柔性降低，刚性增强，不利于界面膜的弯曲，更不利于形成微乳液，使液晶相易于生成。因此，寻找一种新的助表面活性剂，开发一种表面积大、界面张力低、增溶能力强的与原煤油接近的微乳液燃料成为研究热点。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]本发明还有一个目的是提供一种煤油微乳液，其具有稳定性好、含水量高、燃烧性能好、粒径小、室温放置无分层等优点。
[0006]本发明还有一个目的是提供一种煤油微乳液的制备方法，使油水混合吸附膜产生超低界面张力，以便获得更好的煤油微乳液。
[0007]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种煤油微乳液，由煤油、表面活性剂、助表面活性剂和水制成，其中，所述助表面活性剂为α-氨基酸的一种或多种。
[0008]优选的是，所述的煤油微乳液，所述α -氨基酸为甘氨酸和苯丙氨酸的混合物。
[0009]优选的是，所述的煤油微乳液，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
[0010]优选的是，所述的煤油微乳液，由以下重量份数的原料制成:300?500份煤油，100?300份十六烷基三甲基溴化铵，0.6?1份甘氨酸和苯丙氨酸的混合物，198?200份水制成。
[0011]优选的是，所述的煤油微乳液，由以下重量份数的原料制成:400份煤油，200份十六烷基三甲基溴化铵，0.8份甘氨酸和苯丙氨酸的混合物，199.2份水制成。
[0012]一种所述的煤油微乳液的制备方法，包括以下步骤:
[0013]步骤一、按上述重量份数向煤油中加入十六烷基三甲基溴化铵，得第一混合物；
[0014]步骤二、按上述重量份数向水中加入甘氨酸和苯丙氨酸，得第二混合物；
[0015]步骤三、将所述第一混合物和所述第二混合物混合后，振荡，即得所述煤油微乳液。
[0016]优选的是，所述的煤油微乳液的制备方法，所述步骤一具体包括:
[0017]步骤a、向上述重量份数的煤油中通入二氧化碳，使压力达到4?5MPa，保持1?2h ；
[0018]步骤b、将步骤a得到的煤油分为三等份，将上述重量份数的十六烷基三甲基溴化铵分为两等份，对第一份煤油采用20kHz的超声波辐照1?2min，加入第二份煤油和第一份十六烷基三甲基溴化铵，采用30kHz的超声波辐照2?3min，加入第三份煤油和第二份十六烧基三甲基溴化钱，采用40kHz的超声波福照3?4min ；
[0019]步骤c、将步骤b得到的煤油混合物抽真空去除多余的二氧化碳，然后超声波雾化，送入磁场强度为0.3T的磁场处理3?5min，静置1?2h，即得第一混合物。
[0020]优选的是，所述的煤油微乳液的制备方法，所述步骤二具体包括:将上述重量份数的水以lm/s流速通过磁化器制得磁化水，加入上述重量份数的甘氨酸和苯丙氨酸混合物，搅拌均匀后，向其中放置多个海绵块，使其充分浸泡和吸附，置入设有碳化硅弹丸的密封装置，将所述密封装置与振动电机连接，以10Hz的频率振动处理3?5min，然后充分挤压所述多个海绵块，即得第二混合物。
[0021]优选的是，所述的煤油微乳液的制备方法，所述步骤三具体包括:将所述第一混合物和所述第二混合物混合后振荡1?2min，然后进行离心处理，转速为600?800r/min，保持3?5min，即得所述煤油微乳液。
[0022]本发明至少包括以下有益效果:
[0023]第一、本发明选择α -氨基酸来替代传统的醇类助表面活性剂，α -氨基酸含有侧链基团，能够软化油水界面膜，由于氨基和羧基结合在同一碳原子上，在制备煤油微乳液过程中，改善表面活性剂的表面活性和亲水亲油平衡性，有利于煤油微乳液的生成，是开创性发明；
[0024]第二、甘氨酸的侧链基团是氢原子，苯丙氨酸的侧链基团是芳香族基团，甘氨酸的亲水性能，苯丙氨酸的疏水性能，使得在水/油界面与表面活性剂形成竞争，与表面活性剂分子间互相推斥，在界面上形成的瞬时的负表面张力，有利于微乳液的形成；
[0025]第三、选择十六烷基三甲基溴化铵作为阳离子表面活性剂，亲水基带电、有静电斥力，在形成胶束时，选择甘氨酸和苯丙氨酸做为助表面活性剂，使亲水基之间距离变大、静电斥力变小，使油水混合吸附膜产生超低界面张力，使油水混合吸附膜具有一定的柔韧性，界面易于弯曲，有利于微乳液的形成；
[0026]第四、本发明制得的煤油微乳液外观澄清透明、稳定性好、含水量高、燃烧性能好、粒径小、室温、高温、低温放置无分层，不含有金属离子、硫元素等对环境不理的物质，有助于完全燃烧，提高燃烧效率；
[0027]第五、本发明的制备方法首先向煤油中通入高压二氧化碳，能够降低煤油粘度、增加煤油弹性并降低油水界面张力等作用，将煤油分为三份，依次用频率递增的超声波辐射，通过空化作用破坏组织产生局部粉碎，使得煤油和表面活性剂混合均匀，抽真空去除二氧化碳防止二氧化碳的溶解，将雾化后的煤油送入磁场处理，使煤油中的物理结构发生变化，缔合链状的大分子断裂成单个小分子，抑制晶体形成，去除铁质杂质，充分降低油水界面张力；甘氨酸和苯丙氨酸溶解于磁化水，海绵块充分吸附溶胀，然后在高速振动的弹丸下挤压海绵块，使得分子之间高速撞击，形成均匀的第二混合物；高速离心促进混合效果，无分层现象具有良好的稳定性。
[0028]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0030]实施例1:
[0031]—种煤油微乳液，由3.5mL煤油、lg十六烷基三甲基溴化铵、0.006g甘氨酸和苯丙氨酸的混合物、1.98g水制成。
[0032]一种煤油微乳液的制备方法，包括以下步骤:
[0033]步骤一、在3.5mL煤油中加入lg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得第一混合物；
[0034]步骤二、将0.006g甘氨酸和苯丙氨酸和1.98g水混合均匀，得第二混合物；
[0035]步骤三、将第一混合物和第二混合物混合后，轻轻振荡，即得所述煤油微乳液。
[0036]实施例1得到的煤油微乳液外观澄清透明，粒径为49nm，电导率达3X ΙΟ3 μ s/cm,含水量47%，室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层，加热至60°C仍保持原有性状、未见油水分层，冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层，采用氧弹量热计测量燃烧值，掺水20%的煤油微乳液，相较于纯煤油，燃烧值多188J/g。
[0037]实施例2:
[0038]—种煤油微乳液，由6.25mL煤油、3g十六烷基三甲基溴化铵、0.0lg甘氨酸和苯丙氨酸的混合物、2g水制成。
[0039]—种煤油微乳液的制备方法，包括以下步骤:
[0040]步骤一、在6.25mL煤油中加入3g十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得第一混合物；
[0041]步骤二、将0.0lg甘氨酸和苯丙氨酸和2g水混合均匀，得第二混合物；
[0042]步骤三、将第一混合物和第二混合物混合后，轻轻振荡，即得所述煤油微乳液。
[0043]实施例2得到的煤油微乳液外观澄清透明，粒径为46nm，电导率达3X ΙΟ3 μ s/cm,含水量46%，室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层，加热至60°C仍保持原有性状、未见油水分层，冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层，采用氧弹量热计测量燃烧值，掺水20%的煤油微乳液，相较于纯煤油，燃烧值多195J/g。
[0044]实施例3:
[0045]—种煤油微乳液，由5mL煤油、2g十六烷基三甲基溴化铵、0.008g甘氨酸和苯丙氨酸的混合物、1.992g水制成。
[0046]—种煤油微乳液的制备方法，包括以下步骤:
[0047]步骤一、在5mL煤油中加入2g十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得第一混合物；
[0048]步骤二、将0.008g甘氨酸和苯丙氨酸和1.992g水混合均匀，得第二混合物；
[0049]步骤三、将第一混合物和第二混合物混合后，轻轻振荡，即得所述煤油微乳液。
[0050]实施例3得到的煤油微乳液外观澄清透明，粒径为38nm，电导率达3 X ΙΟ3 μ s/cm,含水量52%，室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层，加热至60°C仍保持原有性状、未见油水分层，冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层，采用氧弹量热计测量燃烧值，掺水20%的煤油微乳液，相较于纯煤油，燃烧值多201J/g。
[0051]实施例4:
[0052]—种煤油微乳液，配方同实施例1。
[0053]一种煤油微乳液的制备方法，包括以下步骤:
[0054]步骤一、
[0055]步骤a、向上述重量份数的煤油中通入二氧化碳，使压力达到4MPa，保持lh ;
[0056]步骤b、将步骤a得到的煤油分为三等份，将上述重量份数的十六烷基三甲基溴化铵分为两等份，对第一份煤油采用20kHz的超声波辐照lmin，加入第二份煤油和第一份十六烷基三甲基溴化铵，采用30kHz的超声波辐照2min，加入第三份煤油和第二份十六烷基三甲基溴化钱，采用40kHz的超声波福照3min ；
[0057]步骤c、将步骤b得到的煤油混合物抽真空去除多余的二氧化碳，然后超声波雾化，送入磁场强度为0.3T的磁场处理3min，静置lh，即得第一混合物。
[0058]步骤二、将上述重量份数的水以lm/s流速通过磁化器制得磁化水，加入上述重量份数的甘氨酸和苯丙氨酸混合物，