ЭМУЛЬГИРУЮЩИЕ ДИСПЕРГИРУЮЩИЕ СРЕДСТВА, СПОСОБ ЭМУЛЬГИРОВАНИЯ И ДИСПЕРГИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМУЛЬГИРУЮЩИХ ДИСПЕРГИРУЮЩИХ СРЕДСТВ, ЭМУЛЬСИИ И ЭМУЛЬСИОННЫЕ ТОПЛИВА Российский патент 2008 года по МПК B01F17/42 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Данная заявка представляет собой заявку на национальной фазе США согласно 35 USC 371 международной заявки PCT/JP2005/005795, поданной 29 марта 2005 года, опубликованной в качестве WO 2005/096711 А2 20 октября 2005 года и притязающей на приоритет по JP 2004-110915, поданной 5 апреля 2004 года, JP 2004-254384, поданной 1 сентября 2004 года, JP 2004-257363, поданной 3 сентября 2004 года, JP 2004-327915, поданной 11 ноября 2004 года, JP 2005-024792, поданной 1 февраля 2005 года, JP 2005-024794, поданной 1 февраля 2005 года, JP 2005-091080, поданной 28 марта 2005 года и JP 2005-091081, поданной 28 марта 2005 года, описания которых включены сюда в качестве ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к эмульгирующим диспергирующим средствам с улучшенной устойчивостью во времени независимо от типа вещества, которое необходимо эмульгировать, и к способу эмульгирования и диспергирования с использованием эмульгирующих диспергирующих средств, эмульсиям и эмульсионному топливу.

Уровень техники

Обычно эмульгирование и диспергирование функциональных средств на основе масла или функциональных гранул в воде осуществляли посредством выбора поверхностно-активного вещества согласно необходимому ГЛБ функциональных средств на основе масла или свойств поверхности гранул. В дополнение, требуемое значение ГЛБ для поверхностно-активного вещества, используемого в качестве эмульгатора, необходимо было определенно выбирать либо согласно эмульсиям типа М/В, либо эмульсиям типа В/М, которые необходимо было приготовить; кроме того, температурная и временная устойчивость не были существенны и, следовательно, также необходимо было использовать различные типы поверхностно-активных веществ (ссылка на непатентный документ 1-4).

Обычно, помимо выхлопных газов от тепловых двигателей (автомобилей, электрогенераторов, кораблей, самолетов и так далее), использующих в качестве топлива легкие фракции масла и так далее, существовали проблемы, охватывающие неизбежное образование СО или NO в дополнение к РМ (частицам углеродистого нагара) или VOC (α-бифенил и так далее). По этой причине независимые муниципалитеты приняли регламентирующие стандарты (например, ниже 100-110 ч./млн), и сообщалось, что эмульсионное топливо, к которым добавляли 50% масс. воды, способны технически решить данную проблему (непатентный документ 5, непатентный документ 6 и так далее). Более того, известно, что тяжелое масло с высокой вязкостью, такое как остаточная при разгонке нефть (смола, битумный пек, асфальт и так далее), нефтяной песок, природный битум, древесная смола и так далее, нельзя использовать при нормальной температуре, но можно обработать до жидкого состояния добавлением нефтяных фракций низкой вязкости и так далее, и обработанное тяжелое масло можно затем эмульгировать, используя поверхностно-активное вещество (патентный документ 7).

Непатентный документ 1: "Emulsion Science" под редакцией P.Sherman, Academic Press Inc. (1969).

Непатентный документ 2: "Microemulsions - Theory and Practice" под редакцией Leon M.Price, Academic Press Inc. (1977).

Непатентный документ 3: "A technique of Emulsification and Solubilisation" Atsushi, Tuji, Kougakutosho Ltd. (1976).

Непатентный документ 4: "Development Technique for Functional Surfactants" CMC Publishing Co., Ltd. (1998).

Непатентный документ 5: "A Reduction Effect of NOx and Craphite in the Exhaust Gases Generated from Water Emulsified Fuels", найденный 25 августа 2004 г. URL в Интернете: http://www.naro.affrc.go.jp/top/seika/2002/kanto/kan019.html

Непатентный документ 6: "Application study of Water Emulsified Fuel on Diesel Engine"", найденный 25 августа 2004 г. URL в Интернете: http://www.khi.co.jp/tech/nj132g05.htm Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Kawasaki Technical Review № 132.

Патентный документ 7: публикация японской нерассмотренной патентной заявки № 07-70574.

Сущность изобретения

Проблемы, которые будут решены изобретением

Тем не менее, поверхностно-активные вещества не очень склонны к биодеградации и выделяют газ, таким образом вызывая серьезные проблемы загрязнения окружающей среды. Более того, хотя такие способы физико-химического эмульгирования, как способ ГЛБ, способ эмульгирования с инверсией фаз, способ температурного эмульгирования с инверсией фаз, способ гелевого эмульгирования и так далее, широко используются в качестве способов обработки эмульгирующих препаратов функциональных средств на основе масла, в каждом случае из-за того, что воздействие на термодинамическую устойчивость системы, уменьшая поверхностную энергию смеси масла/воды, представляет собой основу способа подбора условий эмульгирования, способ эмульгирования, поэтому, сопровождается крайне сложным и большим усилием в отношении выбора подходящего эмульгирующего средства, и в каждом случае, когда различные масла смешиваются вместе, их почти невозможно устойчиво эмульгировать.

Более того, такое топливо, как легкое масло, представляет собой смеси различных углеводородных масел; следовательно, сложно эмульгировать топливо с добавлением воды при помощи общепринятых поверхностно-активных веществ и эмульсионное топливо, которое можно долговременно стабилизировать поверхностно-активными веществами, пока еще не получено.

Кроме того, обработанное тяжелое масло, разжиженное добавлением нефтяной фракции с низкой вязкостью и так далее, не используется широко вследствие осаждения и отложения на транспортных линиях или вследствие загрязнения окружающей среды, являющегося результатом неполного сгорания. В дополнение, состав эмульсионного топлива, которое получено эмульгированием тяжелого масла поверхностно-активными веществами, изменяется, и удовлетворительной устойчивости пока еще не достигнуто, даже при использовании большого количества поверхностно-активных веществ.

Поэтому цель настоящего изобретения в создании эмульгирующих и диспергирующих систем с улучшенной тепловой и временной устойчивостью для поверхности системы функциональных средств на основе масло/вода или системы функциональных гранул/воды и чтобы предложить эмульгирующие диспергирующие средства, которые позволяют эмульгировать и диспергировать независимо от величины ГЛБ Erforderich функциональных средств на основе масла или поверхностных свойств функциональных гранул, а также способ эмульгирования и диспергирования с использованием эмульгирующих диспергирующих средств и эмульсии. В качестве используемых примеров эмульсий дополнительная цель заключается в том, чтобы предложить эмульсионное топливо, которое позволяет уменьшить воздействие на окружающую среду и которое обладает улучшенной временной устойчивостью.

Способы решения проблем

В способах эмульгирования с использованием общепринятых поверхностно-активных веществ основной способ эмульгирования и диспергирования заключался в уменьшении поверхностной энергии масла и воды, в которую помещали поверхностно-активное вещество, и требовалось большое количество эмульгатора для того, чтобы снизить поверхностное натяжение. Для того чтобы осуществить это, авторы настоящего изобретения изобрели трехфазный способ эмульгирования, включающий присоединение наночастиц амфифильного соединения, независимо присутствующего в системе масло/амфифильное соединение/вода на поверхности средства на основе масла посредством силы Ван-дер-Ваальса, и для такого способа эмульгирования степень поверхностного натяжения системы компонент масло/вода, как подтвердили, являлась критичной для присоединения наночастиц эмульгатора. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что эмульсии по данному трехфазному способу эмульгирования проявляют крайне высокую устойчивость по сравнению с эмульсиями по нормальному двухфазному способу эмульгирования, такими как эмульсии типа М/В или В/М, и в результате, настоящее изобретение осуществлено на основе таких данных.

То есть с целью достижения указанных целей, эмульгирующие диспергирующие средства в отношении настоящего изобретения характеризуются тем, что основной компонент представляет собой везикулы, которые образуются из амфифильного вещества, способного к самопроизвольному их образованию, и которые присоединяются к поверхности масла.

Здесь для получения эмульсии предпочтительный средний размер везикул составляет 8 нм - 500 нм, и от 200 нм до 800 нм, если диспергирующее вещество обработано в пределах диапазона концентраций от 5 до 20% масс. в дисперсии. Дополнительно, для амфифильных веществ со способностями к самоагрегации, как описано выше, предпочтительно принимать производные, представленные следующей ниже общей формулой (формула 1), где среднее количество присоединенных молекул этиленоксида находится в диапазоне от 5 до 15 среди производных полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла или производных, представленных общей формулой (формула 2), включающих в себя галогениды диалкиламмония, триалкиламмония, тетраалкиламмония, диалкениламмония, триалкениламмония или тетраалкениламмония. В дополнение, фосфолипиды или частицы, полученные из производных фосфолипидов также можно использовать.

(Формула 1)

(Формула 2)

Здесь в отношении производных полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла ионогенные поверхностно-активные вещества можно дополнительно добавлять в диапазоне мольной доли 0,1≤Xs≤0,33 и частицы можно переводить в ионную форму (катионизировать или анионизировать).

Для способа диспергирования эмульгирования с использованием эмульгирующего диспергирующего средства, описанного выше, предпочтительно обладать смесью эмульгированных масляных компонентов и эмульгирующего диспергирующего средства в соотношении 1:1000.

Более того, для достижения указанной цели диспергирующее средство, используемое по настоящему изобретению, может представлять собой диспергирующее средство, содержащее в качестве основного компонента биополимер, разделенный на отдельные частицы.

Здесь в качестве биополимеров можно рассматривать микробиологически полученные полисахариды, фосфолипиды и полиэфиры, естественным образом полученные такие полисахариды, как крахмал, и один или более чем два, выбранных из семейства хитозанов. Примерами микробиологически полученных полисахаридов, приведенных для иллюстрации, являются полисахариды, продуцируемые микроорганизмами, содержащими некоторые сахара из таких моносахаридов как рибоза, ксилоза, рамноза, фруктоза, глюкоза, манноза, глюкуроновая и глюконовая кислоты, в качестве структурных элементов. Некоторые микроорганизмы, которые продуцируют полисахариды с данными определенными структурами, известны; тем не менее, любой полисахарид или их смесь может быть приемлемой.

Более того, примеры крахмалов, полученных естественным образом, включают в себя в качестве неограничивающих примеров картофель, клейкую рисовую пудру, тапиоковую пудру и пудру из водорослей и так далее и также может быть приемлемо простое вещество или соединение с амфифильными свойствами.

Для способа диспергирования эмульгирования с использованием эмульгирующего диспергирующего средства, описанного выше, предпочтительно иметь смесь эмульгированных масляных компонентов и эмульгирующее диспергирующее средство в соотношении 50:2000.

В дополнение, предпочтительный способ для получения эмульгирующего диспергирующего средства, описанного выше, включает способ образования везикул, которые образуются из амфифильных веществ, способных к их самопроизвольному образованию, или способ расщепления амфифильного вещества, способного к самоагрегации в отдельные частицы, или обработке амфифильного вещества, которое либо диспергировали в везикулы или расщепили на отдельные частицы, до тонкодисперсных частиц добавлением воды определенной температуры. Для способа получения везикул, которые образуются из амфифильных веществ, способных к их самопроизвольному образованию, или способа расщепления до отдельных частиц необходимы различного рода умения в зависимости от используемых веществ, но используя производные касторового масла, это достижимо при добавлении в воду при температуре 60°С при перемешивании.

В отношении эмульсий, полученных смешиванием указанного эмульгирующего диспергирующего средства с маслом/жиром, фаза эмульгирующего диспергирующего средства образуется на границе раздела масла и воды, таким образом, маловероятно, что они соединятся вместе, независимо от используемого типа масла/жира, и улучшится тепловая и временная устойчивость.

Эмульсионное топливо предложено в качестве таких эмульсий. Эмульсионное топливо характеризуется тем, что топливо с добавлением воды содержит в качестве существенного компонента эмульгирующее диспергирующее средство, состоящее, в основном, из везикул, которые образуются из амфифильных веществ, способных к их самопроизвольному образованию, и которые прикрепляются к поверхности вещества на основе масла, и в котором средний размер частиц указанных везикул составляет от 8 нм до 500 нм при образовании эмульсии и от 200 нм до 800 нм при доведении концентрации эмульгирующего диспергирующего средства до диапазона от 5 до 20% масс. в дисперсии.

Здесь легкое масло, тяжелое масло (тяжелое масло А, тяжелое масло С), нефть, бензин и так далее или обработанное в отношении вязкости тяжелое высоковязкое масло (остаточную при перегонке нефть, нефтяной песок, природный битум, древесную смолу) считают топливом, хотя предпочтительны для использования амфифильные вещества, способные к самоагрегации, из числа производных полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла, представленных следующей ниже общей формулой (формула 3), производные со средним количеством от 5 до 15 присоединенных молекул этиленоксида.

(Формула 3)

Для того чтобы сохранить уровень СО и NO в газообразных продуктах сгорания согласно упомянутых регламентирующих стандартов, предпочтительный состав состоит из амфифильного вещества в количестве от 0,1 до 15,0% масс., указанного топлива в количестве от 1 до 95% масс. и соответствующей доли воды согласно весовому отношению.

Если в качестве топлива используют тяжелое масло А и если из числа указанных производных используют в качестве амфифильного вещества производное (НСО-10) со средним количеством присоединенных молекул этиленоксида, равным 10, то рекомендуемая композиция состоит из НСО-10 в количестве от 0,1 до 14,25% масс., тяжелого масла А в количестве от 5 до 95% масс. и соответствующей доли воды и более предпочтительно рекомендуется композиция из НСО-10 в количестве от 5 до 14,25% масс., тяжелого масла А в количестве от 5 до 50% масс. и соответствующей доли воды.

Если в качестве топлива используют легкое масло и указанный НСО-10 используют в качестве амфифильного вещества, то рекомендуют композицию, состоящую из НСО-10 в количестве от 0,4 до 10% масс., легкого масла в количестве от 5 до 95% масс. и соответствующей доли воды и более предпочтительно композицию, состоящую из НСО-10 в количестве от 0,8 до 10% масс., легкого масла в количестве от 5 до 60% масс. и соответствующей доли воды.

Более того, если в качестве топлива используют легкое масло и в качестве амфифильного вещества используют указанный НСО-10 после проведения разжижения при помощи изменяющего вязкость устройства, то рекомендуют композицию, состоящую из НСО-10 в количестве от 0,3 до 9% масс., обработанного тяжелого масла в количестве от 80 до 10% масс. и соответствующей доли воды и более предпочтительно композицию, состоящую из НСО-10 в количестве от 0,3 до 9% масс., обработанного тяжелого масла в количестве от 70 до 30% масс. и соответствующей доли воды.

Такие добавки, как антикоррозийная добавка, препятствующие воспламенению средства, и антисептики и так далее можно произвольно смешивать с указанным эмульсионным топливом в зависимости от назначения. Указанный способ трехфазного эмульгирования можно применять к маслам, смешанным с синтетическими маслами, растительными маслами и так далее, отличными от легкого или тяжелого масел.

Дополнительно, предпочтительный способ получения эмульгированного топлива, описанного выше, включает способ изменения текучести сырого масла, способ доведения температуры текучести до определенного значения и способ обработки сырого масла, температуру текучести которого довели до указанного значения установлением температуры, добавляя в тонкодисперсные частицы по капле в указанную жидкость эмульгирующего диспергирующего средства. В особенности для тяжелого масла важен контроль над температурой. После нагревания приблизительно до 80°С для разжижения тяжелого масла определенное количество масла с измененной вязкостью добавляют для гомогенизации. Вязкость при этом можно регулировать в соответствии с количеством масла с регулируемой вязкостью. Тем не менее при смешивании с эмульгирующим диспергирующим средством необходимо понизить температуру приблизительно до 60°С. Как описано выше, постепенное добавление небольшого количества такого тяжелого или легкого масла с измененной вязкостью и так далее в воду и эмульгирующее диспергирующее средство для состава эмульсионного топлива после перемешивания приводит к образованию эмульсионного топлива.

Эффекты изобретения

Как описано, использование эмульгирующих диспергирующих средств в отношении настоящего изобретения позволяет получить эмульсионные системы функциональные средства на основе масло/вода или функциональные гранулы/вода с улучшенной тепловой и долговременной устойчивостью. При помощи общепринятых углеводородных поверхностно-активных веществ было трудно получить стабильные эмульсии; однако использование эмульгирующих диспергирующих средств в настоящем изобретении делает возможным придать устойчивость эмульсиям в течение долгого времени в широком диапазоне температур.

Более того, при использовании одного типа эмульгирующих диспергирующих средств эмульгирование и диспергирование компонента масло/жир становится возможным независимо от необходимого значения ГЛБ масляного средства, которое необходимо эмульгировать, или свойств поверхности функциональных гранул и, следовательно, эмульгирование углеводородных масляных средств или масляных средств на основе кремния также становится возможным. Это минимизирует сложность и усилия при выборе эмульгатора и также позволяет проводить эмульгирование различных смешанных масел одновременно.

Кроме того, концентрация эмульгирующего диспергирующего средства, необходимая для эмульгирования, составляет только от 1/10 до 1/1000 концентрации общепринятых поверхностно-активных веществ, таким образом значительно уменьшая влияние на окружающую среду.

Более того, в отношении топливных эмульсий, охваченных настоящим изобретением, легкое или тяжелое масло с добавлением воды получали так, чтобы они содержали эмульгирующее диспергирующее средство в качестве основного компонента, в основном содержащее везикулы, которые образуются из амфифильных веществ, способных к их самопроизвольному образованию и которые прикрепляются к поверхности вещества на основе масла; следовательно, получены топливные эмульсии с весьма улучшенной временной устойчивостью и, кроме того, также уменьшена концентрация образующихся NO, CO и НС (углеводородов) в выхлопных газах.

На протяжении использования эмульсионного топлива по настоящему изобретению можно ожидать более долгую продолжительность жизни двигателей внутреннего сгорания. В дополнение при использовании эмульсионного топлива по настоящему изобретению образуется большее количество СО₂, чем ожидалось бы исходя из весового отношения компонентов топлива, и концентрация кислорода увеличивается, таким образом достигая полного сгорания, в то время как уменьшаются частицы углерода (РМ), образующиеся при неполном сгорании.

Краткое описание чертежей

[Фиг.1] На данных фигурах показан механизм эмульгирования, из которых фиг.1(а) представляет собой диаграмму, иллюстрирующую механизм адсорбции мономолекулярной пленки общепринятого поверхностно-активного вещества, и фиг.1(b) представляет собой диаграмму, иллюстрирующую механизм прикрепления наночастиц.

[Фиг.2] Фиг.2(а) представляет собой диаграмму, иллюстрирующую явление, вызванное тепловым соударением с молекулами поверхностно-активного вещества общепринятого типа поглощения, и фиг.2(b) представляет собой диаграмму, иллюстрирующую явление, вызванное тепловым соударением с везикулами фазы эмульгатора прикрепляющегося типа.

[Фиг.3] Фиг.3 представляет собой фотографию ТЕМ частиц эмульгатора DMPC-C14TAB (Xs=0,5, эквимолярная смесь).

[Фиг.4] Фиг.4 представляет собой распределение силы рассеивания и фотографии ТЕМ частиц эмульгатора DMPC-C14TAB со средним размером частиц равным 390,0 нм (А) и 2097,8 нм (В).

[Фиг.5] Фиг.5 представляет собой фигуру, показывающую результаты наблюдений пика XRD эмульгирования добавлением масла в 0,5% масс. жидких кристаллов DMPC-C14TAB, смешанных с водой.

[Фиг.6] Фиг.6 представляет собой блок-схему, описывающую способ производства эмульгирующего диспергирующего средства.

[Фиг.7] Фиг.7 представляет собой фигуру, иллюстрирующую профиль различий эмульгированных состояний согласно содержанию масла.

[Фиг.8] Фиг.8 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует способ производства эмульсионного топлива.

[Фиг.9] Фиг.9(а) представляет собой фотографию, показывающую состояние эмульсии, которую оставили на два дня после обработки легкого масла и тяжелого масла А с использованием общепринятого поверхностно-активного вещества. Фиг.9(b) представляет собой фотографию, показывающую состояние эмульсии, которую оставили на три дня после обработки легкого масла и тяжелого масла А по способу трехфазного эмульгирования.

[Фиг.10] Фиг.10 представляет собой фотографию, показывающую состояние эмульгирования по таблице 2.

[Фиг.11] Фиг.11 представляет собой фотографию, показывающую состояние эмульгирования по таблице 5.

[Фиг.12] Фиг.12 представляет собой фотографию, которая показывает состояние эмульгирования по таблице 6.

[Фиг.13] На фиг.13 показаны результаты изменения вязкости, полученной с использованием керосина, легкого масла, тяжелого масла А и парафинового масла.

[Фиг.14] На фиг.14 показаны результаты эксперимента, в котором изменения концентрации каждого компонента выхлопного газа измеряли во время перехода от сгорания легкого масла до сгорания эмульсии легкого масла.

[Фиг.15] На фиг.15 показаны результаты эксперимента, в котором изменения концентрации каждого компонента выхлопного газа измеряли во время перехода от сгорания тяжелого масла А до сгорания эмульсии тяжелого масла А.

Наилучший способ выполнения изобретения

Здесь и далее объяснены идеальные воплощения настоящего изобретения.

На фиг.1 на понятийном уровне иллюстрируется способ эмульгирования при помощи общепринятого поверхностно-активного вещества и освоенный здесь способ трехфазного эмульгирования.

В способе эмульгирования при помощи общепринятого поверхностно-активного вещества, как показано на фиг.1(а), в одной и той же молекуле поверхностно-активное вещество содержит как гидрофильные, так и липофильные группы, которые различаются по своей природе. В отношении гидрофильного эмульгатора липофильные группы поверхностно-активного вещества растворяются в масле, в то время как гидрофильные группы располагаются снаружи масляной частицы, таким образом, масляная частица, вероятно, обладает сродством к воде и однородно смешивается в водной среде до получения эмульсии типа М/В. Хотя для липофильного поверхностно-активного вещества гидрофильные группы поверхностно-активного вещества ориентированы по направлению к частицам воды, в то время как липофильные группы располагаются снаружи водной частицы, таким образом водная частица, вероятно, обладает сродством к маслу и однородно смешивается в масляной среде до получения эмульсии типа В/М.

Тем не менее, при таком способе эмульгирования поверхностно-активное вещество адсорбируется на поверхности масла, образуя эмульгированную мономерную пленку, и непригодно, что изменение свойств поверхности зависит от типа поверхностно-активного вещества. Кроме того, как показано на фиг.2(а), вследствие слипания, вызванного тепловыми соударениями масляных капель, размер масляных капель постепенно становится больше, и, в конечном счете, возникает водный раствор поверхностно-активного вещества. Для того чтобы предотвратить данную ситуацию, необходимо получать микроэмульсии, для которых необходимо использовать большое количество поверхностно-активного вещества, и поэтому они неудобны.

В настоящем изобретении, как показано на фиг.1(b), наночастицы фазы эмульгатора прикрепляются к масляным или водным частицам, создавая трехфазную структуру, состоящую из водной фазы - фазы эмульгирующего диспергирующего средства - масляной фазы, не уменьшая поверхностную энергию и без взаимной растворимости на границе фаз в отличие от общепринятых поверхностно-активных веществ и можно достичь временной устойчивости эмульсии, предотвращая слипание, вызванное тепловыми соударениями, как показано на фиг.2(b). Более того, основанный на таком механизме способ становится новым способом эмульгирования (способ трехфазного эмульгирования), который позволяет получать эмульсии, используя только небольшое количество эмульгирующего диспергирующего средства.

В отношении эмульгирующего диспергирующего средства для того, чтобы реализовать такое трехфазовое эмульгирование, рассматривали как эмульгирующее диспергирующее средство, состоящее, в основном, из везикул, которые образуются из амфифильных веществ, способных к их самопроизвольному образованию, и которые прикрепляются к поверхности вещества на основе масла, так и эмульгирующее диспергирующее средство, состоящее, в основном, из биополимера, расщепленного на отдельные частицы.

Предпочтительный средний размер частиц везикул, образованных из амфифильного вещества, находится в диапазоне от 8 нм до 500 нм. Размер частицы меньше, чем 8 нм, уменьшает абсорбционное действие, вносящее склад в силы Ван-дер-Ваальса, тем самым препятствуя прикреплению везикул на поверхности масляных капель; однако, если размер частицы больше, чем 500 нм, устойчивая эмульсия не сохраняется. На фиг.3 показана фотография ТЕМ, представляющая размер частиц 8 нм. Кроме того, размер частицы больше, чем 500 нм, при образовании эмульсии, будут получаться частицы игольчатой формы, и поэтому эмульсия не будет устойчива. На фиг.4 показаны распределение силы рассеивания и фотографии ТЕМ среднего размера частиц, равного 390,0 нм (меньше чем 500 нм: (А) на фигуре), и среднего размера частиц, равного 2097,8 нм (больше чем 500 нм: (В) на фигуре).

Для того чтобы во время образования эмульсии сохранить размер везикул в диапазоне от 200 нм до 800 нм, если обрабатываемое диспергирующее средство находится в диапазоне концентраций от 5 до 20% масс. в дисперсии, допустима обработка диспергирующего средства. Это является следствием того факта, что везикулы превращаются в тонкодисперсные частицы во время процесса образования эмульсии. Пик XRD на фиг.5 подтверждает, что везикулы не разрушены в данном процессе. Х_Н представляет собой мольную долю масляной фракции в эмульгаторе.

Для амфифильных веществ, образующих такие везикулы, предпочтительно выбирать производные полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла, представленные ниже общей формулой (формула 4), или производными диалкиламмония, представленные ниже общей формулой (формула 4), включающей в себя галогениды производных триалкиламмония, производных тетраалкиламмония, производных диалкениламмония, производных триалкениламмония или производных тетраалкениламмония.

(Формула 4)

(Формула 5)

В качестве производных полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла можно использовать производные со средним количеством от 5 до 15 присоединенных молекул этиленоксида (Е). Пример, в котором среднее количество присоединенных молекул этиленоксида изменили на количество от 5 до 20, показан в таблице 1. Диапазон от 5 до 15 является устойчивым; однако при 20 образование эмульсии возможно в течение нескольких дней, но устойчивость не сохранится. Для того чтобы увеличить силу присоединения, полученные везикулы можно ионизировать. При образовании таких ионизированных везикул в качестве ионогенных поверхностно-активных веществ для катионизации используют алкил или соль алкенилтриметиламмония (с длиной цепи углеродов от 2 до 22), предпочтительно бромид гексадецилтриметиламмония (здесь и далее называемый СТАВ), где длина углеродной цепи составляет 16, для анионизации рекомендован алкилсульфат (CnSO₄ ^-M⁺ с длиной углеродной цепи от 8 до 22, М: щелочные металлы, солончак, соль аммония и так далее). В отношении способа ионизации, например, смешайте НСО-10 и СТАВ с этаноловым растворителем, удалите этанол, чтобы получить смесь НСО-10 и СТАВ, и затем добавьте к смеси дистиллированную воду так, чтобы НСО-10 стал составлять 10% масс., и перемешайте для инкубации в емкости с регулируемой температурой. В смешанных везикулах НСО-10 и СТАВ если мольная доля СТАВ (Xs) составляет Xs≤0,1, когерентные катионные свойства смешанных везикул не сохраняются, в то время как если оно составляет 0,33≤Xs, стабильные смешанные везикулы не образуются и таким образом для катионизации диапазон 0,1≤Xs≤0,33 предпочтителен.

Таблица 1
Пример эмульгирования тяжелого масла А при помощи НСО-5. Фигуры показаны в % масс.№12345НСО-522222Вода785838188Тяжелое масло А2040608090Устойчивость эмульгирования (через 1 день)ΟΟΔΔΔУстойчивость эмульгирования (через 7 дней)ΟΔΔΔΔЭмульгированное состояниеЭмульсия типа В/МΟ: нет разделения фаз, Δ: разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.

Пример эмульгирования тяжелого масла А при помощи НСО-15. Фигуры показаны в % масс.

№12345НСО-522222Вода785838188Тяжелое масло А2040608090Устойчивость эмульгирования (через 1 день)ΟΟΟΟΟУстойчивость эмульгирования (через 7 дней)ΟΟΟΔΔЭмульгированное состояниеЭмульсия типа М/ВЭмульсия типа В/МΟ: нет разделения фаз, Δ: разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.

Пример эмульгирования тяжелого масла А при помощи НСО-20. Фигуры показаны в % масс.

№12345НСО-522222Вода785838188Тяжелое масло А2040608090Устойчивость эмульгирования (через 1 день)ΔΔ×××Устойчивость эмульгирования (через 7 дней)×××××Эмульгированное состояниеЭмульсия типа М/ВЭмульсия типа В/МΟ: нет разделения фаз, Δ: разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.

Более того, в качестве амфифильного вещества, которое образует везикулы могут быть использованы фосфолипиды или производные фосфолипидов и так далее. Для фосфолипидов из структур, представленных ниже общей формулой (формула 6), можно использовать DLPC c длиной углеродной цепи, равной 12 (1,2-дилауроил-sn-глицеро-3-фосфо-rac-1-холин), DMPC c длиной углеродной цепи, равной 14 (1,2-димиристоил-sn-глицеро-3-фосфо-rac-1-холин), и DPPC c длиной углеродной цепи, равной 16 (1,2-диалмитоил-sn-глицеро-3-фосфо-rac-1-холин).

(Формула 6)

Дополнительно, из структур, представленных ниже общей формулой (формула 7), можно использовать соль Na или соль NH₄ DLPG c длиной углеродной цепи, равной 12 (1,2-дилауроил-sn-глицеро-3-фосфо-rac-1-глицерина), DMPG c длиной углеродной цепи, равной 14 (1,2-димиристоил-sn-глицеро-3-фосфо-rac-1-глицерина), и DPPG (1,2-диалмитоил-sn-глицеро-3-фосфо-rac-1-глицерина).

(Формула 7)

Более того, лецитин яичного желтка или соевый лецитин можно использовать в качестве фосфолипидов. Кроме того, для эмульгирования и диспергирования масляного компонента, с использованием эмульгирующего диспергирующего средства, содержащего указанные везикулы, рекомендовано иметь эмульгированный масляный компонент и указанное эмульгирующее диспергирующее средство, смешанное с указанным масляным компонентом в весовом соотношении от 4 до 200.

С другой стороны, для биополимеров, предложенными, например, являются продуцируемые микробиологически биополимеры, содержащие в качестве структурных элементов некоторые сахара из числа таких моносахаридов как рибоза, ксилоза, рамноза, фруктоза, глюкоза, манноза, глюкуроновая кислота и глюконовая кислота и так далее. В отношении микроорганизмов, которые вырабатывают полисахариды с данными определенными структурами, известны алкалигены, ксантомонас, артробактер, палочковидная бактерия, гансенула и брунария и любой полисахарид или смесь таковых может быть использована. Желатин или блок-сополимеры также можно использовать вместо биополимеров.

Если эмульгирующий и диспергирующий масляный компонент, использующий эмульгирующее диспергирующее средство в качестве основного компонента, расщепить на отдельные частицы, рекомендуют, чтобы масляный компонент эмульгировали и указанное эмульгирующее диспергирующее средство смешивали с указанным масляным компонентом в весовом соотношении от 50 до 2000.

Для способа получения эмульгирующего диспергирующего средства, описанного выше, необходим способ для дисперсии амфифильного вещества, способного к самоагрегации в везикулы (везикулизация), или способ для расщепления на отдельные частицы (стадия I). Данный способ требует разнообразных ухищрений в зависимости от используемого вещества, однако, как показано на фиг.6, способ расщепления на отдельные частицы амифильного вещества диспергирующего или набухающего в воде (стадия I-1), способ тепловой настройки температуры приблизительно до 80°С (стадия I-2), способ добавления денатурирующего средства, такого как мочевина, чтобы разрушить водородные связи (стадия I-3), способ доведения рН до значения ниже 5 (стадия I-4), каждый из таких способов или их комбинация может расщепить на отдельные частицы или везикуляцию. В частности, при помощи производных касторового масла расщепление возможно осуществить, добавляя его в воду с температурой ниже 60°С при перемешивании.

После способа изменения определенной концентрации добавлением воды с температурой ниже определенной температуры (ниже 60°С) (стадия II) и способа перемешивания, чтобы превратить частицы в тонкодисперсные частицы (стадия III), получают эмульгирующее диспергирующее средство. В отношении перемешивания, предпочтительно перемешивание при высокой скорости (вплоть до 16000 об/мин, в лаб.); однако при использовании устройства для перемешивания перемешивание при вплоть до 1200 об/мин позволит провести обработку через несколько минут. В дополнение, предпочтительно выполнять способ добавления воды и способ превращения частиц в тонкодисперсные частицы. Для биополимеров и так далее необходим усложненный способ, поскольку необходимо разрушить сетчатую структуру для того, чтобы расщепить на отдельные частицы; однако данные способы индивидуально описаны для каждого осуществления (воплощение 6, воплощение 8, воплощение 9 и воплощение 10).

Здесь и далее описаны некоторые осуществления эмульгирующих диспергирующих средств, содержащих в качестве основного компонента везикулы, образованные из амфифильных веществ, и осуществления эмульгирующих диспергирующих средств, содержащих в качестве основного компонента биополимеры, расщепленные на отдельные частицы.

Воплощение 1

(Воплощение, в котором везикулы из гидрогенизированного касторового масла используют в качестве эмульгирующего диспергирующего средства)

В качестве везикул из гидрогенизированного касторового масла из числа полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла использовали производное со средним количеством присоединенных молекул (Е) этиленоксида (EO), равным 10 (с этого момента НСО-10; молекулярный вес 1380 г/моль).

Известно, что НСО-10 трудно растворим в воде и образует везикулы, самособираясь в воде (ссылка "Regarding a Formation of Vesicles of Non-ionic Surfactant Related to Poly(oxyethylene) Hydrogenated Caster Oil" Journal of Japan Oil Chemistr's Society, vol.41, № 12, рр.1191-1196, (1992), "Termal Properties of Poly(oxyethylene) Hydrogenated Caster Oil Vesicle Dispersant Solution" Japan Oil Chemistr's Society, vol.41, № 12, рр.1197-1202, (1992)), как показано в таблице 2, средний размер частиц зависит от концентрации; однако на стадии водной дисперсии размер частиц составляет от 200 нм до 800 нм. Принимая во внимание устойчивость дисперсии, размер устанавливали в диапазоне от 5 до 20% масс.

Таблица 2
Средний размер частиц при различных концентрациях НСО-10Концентрация (% масс.)Средний размер частиц/нмНаиболее распространенный размер частиц/нмВторой наиболее распространенный размер частиц/нм1243,1788,43 3321,13205,63 6440,8449,67136,477443,33160,7 8473,33136,1 9513,392,73256,210760,537,7313,81577564,73415,320735,5741,5192,8

С целью исследования равнозначной или лучшей способности эмульгирования по сравнению с общепринятыми поверхностно-активными веществами, используя такое эмульгирующее диспергирующее средство, использовали систему тяжелого масла А и воды, где концентрацию НСО-10 в воде устанавливали равной 10% масс., для которой использовали в качестве воды обычную водопроводную воду и где эмульгирование проводили при комнатной температуре перемешиванием в течение приблизительно пяти минут при 8000 об/мин с использованием смесителя-гомогенизатора. Эмульгированное состояние исследовали, изменяя весовое соотношение тяжелого масла А. Соотношение каждого состава гидрогенизированного касторового масла (НСО-10) - воды - тяжелого масла А и результаты по эмульгированному состоянию эмульсий показаны в таблице 3.

Таблица 3
Пример (1) эмульгирования при помощи НСО-10
Фигуры показаны в % масс.№12345678910НСО-59876543210,5Вода817263544536271894,5Тяжелое масло А10203040506070809095Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΟΟΟΟΟΔΔ×××Эмульгированное состояние(1)(2)(3)Ο: нет разделения фаз, Δ: разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.
(1): эмульсия типа М/В, (2): эмульсия типа В/М, (3) микроэмульсия В/М и отдельная водная фаза

Как показано, при небольшом количестве НСО-10 можно было эмульгировать вплоть до 70% масс. тяжелого масла А. Как показано на фиг.7, на которой показан профиль изменений эмульгированного состояния после изменения соотношения тяжелого масла А и воды, уменьшая соотношение тяжелого масла А к воды, из разжиженного состояния эмульсии типа М/В (а) до вязкого состояния эмульсии типа М/В и после прохождения переходного состояния (с), затем достижения осаждения состояния эмульсии типа М/В (d), если преобладает соотношение тяжелого масла А, получали обратимое состояние микроэмульсии (е) и отдельной водной фазы. Указанные с № 1 до № 5 представляют собой либо состояния (а), либо (b), № 6 и № 7 представляют собой состояния (d) и с № 8 до № 10 соответствует состояниям (е). В дополнение, характеристика изобретения состояла в том, что при № 6 и 7, очевидно, наблюдали частичное скапливание мелких капель (расслоение эмульсии), которое обратно диспергировали умеренным перемешиванием. Тем не менее, в отличие от состояния расслоения эмульсии, полученной при помощи общепринятого поверхностно-активного вещества, не наблюдали скапливание мелких капель масла, даже после того, как оставляли без движения в течение длительного времени.

Воплощение 2

С целью исследования эмульгированного состояния НСО-10 в системах различного типа масляных средств, таких как жидкий парафин и вода, концентрацию НСО-10, эмульгирующего диспергирующего средства в воде и концентрацию системы в целом приготавливали как 10% масс. и 7% масс. соответственно, для которой в качестве воды использовали обычную водопроводную воду, и эмульгированное состояние каждого парафинового средства проверяли после перемешивания в течение приблизительно пяти минут на обычной мешалке при комнатной температуре, тем самым получая результаты, показанные в таблице 4.

Таблица 4
Пример эмульгирования (2) при помощи НСО-10.
Фигуры показаны в % масс. Содержание масла составляет 30% масс.Тип маслаНСО-10ВодаУстойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)Эмульгированное состояниеЖидкий парафин763ΟТип М/ВОливковое масло763ΟТип М/ВСиликон (2сSt)763ΟТип М/ВСиликон (5сSt)763ΟТип М/ВСиликон (100сSt)763ΟТип М/ВИзопропилмиристат763ΟТип М/ВГексадекан763ΟТип М/ВЛимонен763ΟТип М/ВТокоферол (витамин Е)763ΟТип М/В

Как показано, подходящее эмульгированное состояние получали независимо от типа масляного средства. Кроме того, поскольку данное эмульгированное состояние не изменялось даже после выдержки при комнатной температуре в течение одного месяца, получили улучшенные эмульсии.

Воплощение 3

(Воплощение, в котором в качестве эмульгирующего диспергирующего средства использовали дистеарилдиметиламмонийхлорид).

Далее описано воплощение, в котором использовали дистеарилдиметиламмонийхлорид в качестве эмульгирующего диспергирующего средства. Исследовали эмульгированное состояние парафинового масла с использованием данного эмульгирующего диспергирующего средства, и результаты показаны в таблице 5. Подходящие эмульсии получали при приблизительно 0,5% масс. или выше. Более того, в случае с силиконовым маслом, подходящее состояние получили, как показано в таблице 6.

Таблица 5
Фигуры показаны в % масс.№123Эмульгатор0,52,55Вода49,547,545Жидкий парафин505050Эмульгированное состояниеТип М/ВТип М/ВТип М/ВУстойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΔΟΟΟ: нет разделения фаз, Δ: разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.

Таблица 6
Фигуры показаны в % масс.Эмульгатор3,1Вода59Силиконовое масло (2cs)37,9Эмульгированное состояниеТип М/ВУстойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΟΟ: нет разделения фаз

Воплощение 4

(Воплощение, в котором в качестве эмульгирующего диспергирующего средства использовали фосфолипиды)

Далее описано воплощение, в котором использовали фосфолипиды в качестве эмульгирующего диспергирующего средства.

Эмульгированное состояние при использовании указанных фосфолипидов (DMPC, DMPG, DPPC) исследовали, изменяя тип масляного средства, как показано в таблице 7. Для каждого масляного средства масляную композицию получали в диапазоне от 0,1 до 35% масс. и в качестве воды использовали обычную водопроводную воду, где использовали обычную мешалку в течение пяти минут для перемешивания при комнатной температуре. Более того, концентрацию фосфолипидов доводили до диапазона от 0,005 до 0,5% масс.

Таблица 7
Фигуры показаны в % масс. Содержание масла составляет 0,1-35% масс.Тип маслаФосфолипидыВодаУстойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)Эмульгированное состояниеЖидкий парафин0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВОливковое масло0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВСиликон (2сSt)0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВСиликон(5cSt)0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВСиликон (100cSt)0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВОктан0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВДекан0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВДодекан0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВТетрадекан0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВГексадекан0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВОктадекан0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВБензол0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВНонилбензол0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВЛимонен0,005-0,564,5-99ΟТип М/ВТокоферол (витамин Е)0,005-0,564,5-99ΟТип М/В

Из данных результатов, при эмульгировании с использованием фосфолипидов ((DMPC, DMPG и DPPC) также получили подходящие эмульгированные состояния при помощи небольшого количества фосфолипидов, независимо от типа масляного средства. Кроме того, полученные эмульсии обладали улучшенной тепловой и временной устойчивостью без изменений в эмульгированном состоянии после выдержки при комнатной температуре в течение месяца.

Воплощение 5

В дополнение, лецитин яичного желтка использовали в качестве фосфолипида и эмульгированное состояние исследовали для лецитина яичного желтка и силиконового масла и для лецитина яичного желтка и гексадекана. Результаты показаны в таблице 8. В таблице случай (1) представляет собой воплощение, в котором лецитин яичного желтка гидрогенизировали, и (2) представляет собой воплощение, в котором лецитин яичного желтка не гидрогенизировали. Также в данных случаях получали эмульсии с улучшенной тепловой и временной устойчивостью.

Таблица 8
Фигуры показаны в % масс.Тип маслаФосфолипидыКоличество маслаВодаУстойчивость эмульгирования (1 месяц/
комнатная температура)Эмульгированное состояниеСиликон (2сSt)(1)0,333,865,9ΟТип М/ВГексадекан(2)0,93366,1ΟТип М/В

Воплощение 6

(Воплощение, в котором биополимер, расщепленный на отдельные частицы, использовали в качестве эмульгирующего диспергирующего средства)

Далее описано воплощение, в котором эмульгирующее диспергирующее средство содержало в качестве основного компонента биополимер, расщепленный на отдельные частицы.

Для биополимера, из числа продуцируемых микроорганизмами биополимеров, описанных ранее, использовали полисахарид, продуцируемый алкалигенами. Полисахарид образовывал сетчатую структуру при дисперсии в воде и становился вязкой жидкостью; следовательно, сетчатую структуру необходимо расщепить на отдельные частицы. Затем водный раствор биополимера, в котором порошок из биополимера диспергировали в определенном количестве воды, оставляли на весь день так, чтобы он набух и затем доводили нагреванием в течение тридцати минут до температуры 80°С, в который добавляли мочевину для того, чтобы разрушить водородные связи в биополимере так, чтобы расщепить его на отдельные частицы. Можно было расщепить биополимер в количестве до 0,1% масс. до отдельных частиц, используя водный раствор мочевины в количестве 4 моль/дм³.

Для того чтобы проверить обладает ли водная дисперсия биополимера, расщепленного на отдельные частицы, такой же эмульгирующей способностью с использованием масляных средств в качестве общепринятых поверхностно-активных веществ, жидкий парафин, который является одним из углеводородных масел, использовали для исследования эмульгирующей способности согласно концентрации биополимера в дисперсии, как показано в таблице 9, посредством чего возможно эмульгировать вплоть до 70% масс. (воды 30% масс.) при концентрации жидкого парафина в водной дисперсии 0,05% масс. биополимера. Кроме того, эмульсия не изменялась после приготовления, и была устойчива. В дополнение, когда биополимер как получили, составлял 0,04% масс. и жидкий парафин составлял 30% масс., температура эмульгирования изменялась в диапазоне от 25°С до 75°С; полученные эмульсии были устойчивы при любых температурах.

Таблица 9Биополимер (% масс.)Количество жидкого парафина (% масс.) 1030506070800,01××××××0,05ΟΟΟΟΟ×0,09ΟΟΟΟ××

Более того, в то время как концентрация жидкого парафина в качестве масляного средства, как получили, составляла 30% масс., концентрацию биополимера изменяли для того, чтобы проверить эмульгирующую способность биополимера, и было обнаружено, что возможно эмульгирование от 0,04% масс.

Воплощение 7

Далее, когда концентрацию биополимера доводили, чтобы она составляла 0,04% масс. и концентрация масляного средства составляла 30% масс., изменяли различные типы масел, чтобы исследовать эффект на состояние эмульсии. Результаты представлены в таблице 10. Масляные средства, использованные здесь, представляли собой: гексадекан, силикон, изопропилмиристат, сквалан, оливковое масло, масло жожоба, цетостеариловый спирт, олеиловый спирт и масляную кислоту. Хотя эмульсия масляной кислоты показывала разделение через несколько дней, эмульсии других масляных средств были устойчивы.

Таблица 10
Фигуры показаны в % масс. Содержание масла составляет 30% масс.Тип маслаБиополимерВодаУстойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)Эмульгированное состояниеГексаден0,0469,96ΟТип М/ВСиликон0,0469,96ΟТип М/ВИзопропилмиристат0,0469,96ΟТип М/ВСквалан0,0469,96ΟТип М/ВОливковое масло0,0469,96ΟТип М/ВМасло жожоба0,0469,96ΟТип М/ВЦетостеариловый спирт0,0469,96ΟТип М/ВОлеиловый спирт0,0469,96ΟТип М/ВМасляная кислота0,005-0,564,5-99×Тип М/В

Из результатов, представленных выше, становится очевидным, что биополимер обладает улучшенной эмульгирующей способностью, и даже при низкой концентрации, составляющей 0,04%, эмульсия оставалась устойчивой, что, как считают, является следствием налипания отдельных частиц биополимера вокруг масляных капель, создающих фазу эмульгирующего диспергирующего средства и образования трехфазной эмульсии из водной фазы - фазы эмульгирующего диспергирующего средства - масляную фазы.

Воплощение 8

Следующий пример представляет собой случай, в котором крахмал природного происхождения использовали в качестве биополимера.

Картофельный крахмал, клейкую рисовую пудру, тапиоковую пудру (порошок картофеля кассава) использовали в качестве типичного примера крахмала, а жидкий парафин и гексадекан использовали в качестве масла.

При обработке эмульгатора, для того чтобы расщепить данные крахмалы на отдельные частицы, данные крахмалы диспергировали в воде и нагревали до 90°С при перемешивании и затем охлаждали до комнатной температуры для того, чтобы получить подходящую дисперсию, и благодаря такой операции получали дисперсию сахарного полимера для использования в качестве эмульгатора.

Кроме того, при обработке эмульсий при комнатной температуре после операции расщепления на отдельные частицы эмульсии обрабатывали добавлением масляной фазы при перемешивании в качестве подходящего для водной дисперсии крахмала. Результаты представлены в таблицах с 11 по 13.

Таблица 11
Пример (1) эмульгирования c использованием крахмала. Фигуры показаны в % масс.№1234567891011Картофельный крахмал0,180,160,140,120,10,080,070,060,050,040,02Вода89,8279,8469,8659,8849,939,9234,9329,9424,9519,969,98Жидкий парафин1020304050606570758090Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΔΔΔΔΔΔΟΟΟ▿×Ο: нет разделения фаз, Δ: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа М/В (слияние), ▿: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа В/М (слияние), ×: разделение эмульсии типа В/М и воды.

Таблица 12
Пример (2) эмульгирования c использованием крахмала.
Фигуры показаны в % масс.№123456789Крахмал клейкой рисовой пудры0,180,160,140,120,10,080,060,040,02Вода89,8279,8469,8659,8849,939,9229,9419,969,98Жидкий парафин102030405060708090Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΔΔΔΔ▿▿▿××Δ: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа М/В (слияние), ▿: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа В/М (слияние),
×: разделение эмульсии типа В/М и воды.

Таблица 13
Пример (3) для эмульгированного состояния согласно различным типам крахмалаТип крахмалаКоличество эмульгатораВодаЭмульгированное состояниеПудра картофельного крахмала0,149,9ΟКлейкая рисовая пудра0,149,9ΟТапиоковая пудра (картофеля кассава)0,549,5ΟФигуры показаны в % масс.
Масло: соевое масло 50% масс.

Воплощение 9

(Следующий случай является примером осуществления, в котором хитозан использовали в качестве биополимера).

Жидкий парафин использовали в качестве масла.

При обработке эмульгатора хитозан диспергировали в воде и доводили рН до величины ниже 5 для того, чтобы расщепить хитозан на отдельные частицы. Данная операция, по-видимому, привела к прозрачности, хитозан расщепляли на отдельные частицы и в конечном счете получили подходящую дисперсию. При образовании эмульсии с использованием различных рН, ее корректировку выполняли после расщепления хитозана на отдельные частицы.

Кроме того, во время образования эмульсий после операции расщепления на отдельные частицы эмульсии получали добавлением масляной фазы при перемешивании, подходящим для дисперсии хитозана. Результаты представлены в таблице 14. Дополнительно, результаты, полученные после корректировки рН до величин 4, 7 и 10, представлены в таблице 15.

Таблица 14
Эмульгированное состояние с использованием хитозана
Фигуры показаны в % масс.№1234567891011Хитозан0,450,40,350,30,250,20,1750,150,1250,10,05Вода89,5579,669,6559,749,7539,834,8329,8524,8819,99,95Жидкий парафин1020304050606570758090Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΔΔΔΔΔΔΟΟΟ▿×Ο: нет разделения фаз,
: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа М/В (слияние),
▿: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа М/В (слияние),
×: разделение эмульсии типа В/М и воды.

Таблица 15
Влияние рН на эмульгирование с использованием хитозана.№123рН4710Эмульгированное состояние  ΟΟ: нет разделения фаз,
: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа М/В (слияние).

Воплощение 10

(Следующий случай является воплощением, в котором порошок бурой водоросли, полисахарид природного происхождения, использовали в качестве биополимера).

Фукоидан, содержащийся в порошке бурой водоросли, использовали в качестве компонента сахарного полимера.

При обработке эмульгатора диспергировали порошок бурой водоросли в воде и доводили рН до величины ниже 5 с целью расщепления фукоидана на отдельные частицы.

Более того, при образовании эмульсии, после расщепления на отдельные частицы, эмульсии получали добавлением масляной фазы при перемешивании, подходящим для дисперсии порошка бурой водоросли. Результаты представлены в таблице 16.

Таблица 16
Эмульгированное состояние с использованием порошка бурой водоросли
Фигуры показаны в % масс.№123456789Порошок бурой водоросли0,450,40,350,30,250,20,150,10,05Вода89,5579,669,6559,749,7539,829,8519,99,95Жидкий парафин102030405060708090Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΔΔΔΔΔΔ▿▿×: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа М/В (слияние),
▿: разделены вследствие различий при определенной плотности с эмульсией типа В/М (слияние),
×: разделение эмульсии типа В/М и воды.

Когда способ эмульгирования (способ трехфазного эмульгирования), в котором эмульгирующее диспергирующее средство, содержащее везикулы, полученные из амфифильного вещества или биополимера, расщепленного на отдельные частицы, использовали в качестве основного компонента, сравнивали со способом эмульгирования с использованием общепринятого поверхностно-активного вещества, обобщили следующие общие закономерности.

Во-первых, при общепринятом способе эмульгирования поверхностно-активное вещество поглощалось на границе фаз масла и воды, проводя эмульгирование, снижая энергию на разделе фаз масло/вода. Во-вторых, способ трехфазного эмульгирования характеризуется тем, что фаза эмульгирующего диспергирующего средства образована в результате прикрепления наночастиц на границе масла и воды вследствие сил Ван-дер-Вальса, позволяя, таким образом, проводить эмульгирование без изменения энергии на границе фаз, независимо от требуемого значения ГЛБ эмульгируемого средства, основанного на масле.

В результате, при эмульгировании с использованием общепринятого поверхностно-активного вещества, слипание индуцировалось вследствие теплового соударения масляных капель; с другой стороны, в случае трехфазного эмульгирования, так как наночастицы в эмульгированной фазе прилипали к поверхности масленых капель, даже если они сталкивались, вероятность слипания была меньше, в таком случае тепловая устойчивость поддерживалась в течение длительного периода времени.

Более того, при эмульгировании с использованием общепринятых поверхностно-активных веществ необходимо выбрать соответствующее поверхностно-активное вещество в соответствии со свойствами масляных капель; с другой стороны, при способе трехфазного эмульгирования, как только наночастицы выбраны, можно использовать тот же эмульгатор, независимо от типа масляных капель, также позволяя таким образом сосуществовать и смешивать эмульсии с различными типами масляных средств.

Более того, при общепринятом способе эмульгирования вследствие того, что масляные капли образуют микроэмульсии, требуются огромные количества поверхностно-активных веществ, в то же время при способе трехфазного эмульгирования, эмульгирование возможно с использованием только низкой концентрации эмульгирующего диспергирующего средства.

Дополнительно, при трехфазных эмульсиях, описанных выше, 1) возможно образование огромных масляных капель, формой напоминающих икру лосося, 2) в отношении расслоения эмульсии, зависящего от различия в определенной плотности, эмульгированное состояние не показывало различий, даже когда удаляли разделенные фазы и 3) возможно образование эмульсии даже при внесении добавок в водную фазу или в масляную фазу трехфазной эмульсии.

Здесь и далее описано воплощение, в котором эмульгирующее диспергирующее средство, реализующее трехфазное эмульгирование, описанное выше, применяли к эмульсионному топливу.

Эмульсионное топливо в настоящем изобретении содержит указанное выше эмульгирующее диспергирующее средство в качестве необходимого компонента в топливах: масло с добавление воды, например легкое масло, тяжелое масло (тяжелое масло А, тяжелое масло С) тяжелое масло высокой вязкости, керосин, бензин и так далее.

Здесь предпочтительный средний размер частиц везикул, образованных из амфифильного вещества, составляет от 8 нм до 500 нм. Размер частиц меньший чем 8 нм уменьшает силы притяжения, вносящие вклад в силы Ван-дер-Вальса, и, как следствие, везикулы могут не прилипать на поверхности масла, тогда как если размер частиц больше чем 500 нм, невозможно сохранить устойчивость эмульсии, как описано выше.

Для того чтобы сохранить размер частиц везикул в данном диапазоне, в то время как образуется эмульсия, диапазон от 200 нм до 800 нм приемлем для обработки диспергирующего средства. Такой размер эмульгатора являлся причиной, вследствие чего везикулы превращали в тонкодисперсные частицы во время процесса образования эмульсии.

Для амфифильного вещества, образующего такие везикулы, использовали производные полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла, представленные общей формулой (формула 4).

Для его производных можно использовать производные со средним количеством присоединенных молекул этиленоксида (Е) от 5 до 15. Более того, для увеличения тепловой устойчивости указанных везикул можно использовать в зависимости от целей другие ионогенные поверхностно-активные вещества, амфотерные поверхностно-активные вещества или другие неионогенные поверхностно-активные вещества совместно с указанным эмульгирующим диспергирующим средством.

Кроме того, для способа получения эмульсионного топлива, описанного выше, в частности с тяжелым высоковязким маслом, критично регулирование температуры. То есть для эмульсионного топлива, в котором используют высоковязкое масло, такое как тяжелое масло и так далее, необходим способ изменения разжижения (стадия IV), и для регуляции температуры для того, чтобы уменьшить температуру масла высокой степени вязкости с измененной текучестью до определенной температуры (ниже 60°С) (стадия V).

Как показано на фиг.8, способ разжижения (стадия IV) можно осуществить посредством регулирования температуры приблизительно до 80°С так, чтобы позволить осуществить сжижение сырого масла (стадия IV-1), после чего следует способ добавления необходимого количества масла, вязкость которого должна быть изменена (стадия IV-2) и способ гомогенизации перемешиванием (стадия IV-3). Вязкость во время гомогенизации регулируемо зависит от количества добавляемого масла. Кроме того, температура, которой необходимо достичь на стадии IV-1, необязательно должна составлять 80°С, обеспечивая способность смешивания с маслом; тем не менее, при использовании высоковязкого масла, такого как тяжелое масло и так далее, температуру необходимо уменьшить приблизительно до 60°С или ниже при смешивании с эмульгирующим диспергирующим средством. Следовательно, при использовании высоковязкого масла после способа изменения вязкости, необходим способ регулирования температуры (стадия V), чтобы уменьшить температуру неочищенного с измененной текучестью до определенной температуры (ниже 60°С). Способы на стадии IV и стадии V можно убрать в зависимости от используемого сырого масла.

Впоследствии эмульсионное топливо получают после добавления сырого масла к жидкости эмульгирующего диспергирующего средства (стадия VI) и способа перемешивания для превращения частиц в тонкодисперсные частицы (стадия VII). То есть постепенное добавление небольшого количества тяжелого масла с измененной текучестью или легкого масла и так далее в воду и эмульгирующее диспергирующее средство для композиции эмульсионного топлива после перемешивания приводит к получению эмульсионного топлива. Предпочтительна высокая скорость перемешивания (вплоть до 16000 об/мин, в лаборатории); тем не менее, приемлема любая скорость перемешивания при условии, что не наблюдают повышения температуры. Также предпочтительно выполнять добавление к воде и способ превращения частиц в тонкодисперсные частицы в то же самое время.

Воплощение 11

Здесь и далее описано воплощение, в котором эмульсионное топливо получают при эмульгировании воды и легкого масла или тяжелого масла А, используя эмульгирующее диспергирующее средство, содержащее в качестве основного компонента везикулы, образованные из амфифильного вещества.

Осуществили попытку эмульгировать коммерчески доступное легкое масло и тяжелое масло А, используя обычную водопроводную воду. Для эмульгирующего диспергирующего средства из числа производных полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла, образующих гидрофильные наночастицы использовали дисперсию, в которой производное со средним количеством присоединенных молекул этиленоксида (ЕО), равным 10 (с этого момента и далее НСО-10; молекулярный вес 1380 г/моль), диспергировали в воде. Как описано ранее, НСО-10, как известно, является труднорастворимым в воде и образует везикулы посредством самоагрегации в воде, как показано в таблице 2, и хотя средний размер частиц зависит от концентрации, на стадии водной дисперсии размер составляет от 200 нм до 800 нм. Принимая во внимание устойчивость дисперсии, концентрацию устанавливали в диапазоне от 5 до 20% масс. Поверхностно-активное вещество не использовали.

В отношении аппарата для эмульгирования использовали общепринятый гомогенизатор и в отношении сгорания использовали устройство для сгорания с камерой сгорания, предназначенной для сгорания керосина, и автоматически отслеживали пять компонентов (NO, CO, SO₂, CO₂ и O₂) в выхлопных газах.

Топливо добавляли к водной дисперсии НСО-10 и перемешивали в течение десяти минут при помощи гомогенизатора при 16000 об/мин, чтобы получить эмульсию. Состав эмульсии в весовом соотношении составлял НСО-10 в количестве 5% масс., масляная фаза в количестве 50% масс. и вода в количестве 45% масс.

На фиг.9 после образования эмульсии легкого масла и тяжелого масла А с использованием общепринятого поверхностно-активного вещества и эмульсии легкого масла и тяжелого масла А с использованием способа трехфазного эмульгирования по настоящему изобретению показаны результаты состояния эмульсии с использованием общепринятого поверхностно-активного вещества через два дня и состояния эмульсии с использованием способа трехфазного эмульгирования через три дня (состояние оставалось таким же через два месяца). Как видно на фигуре, эмульсия с использованием общепринятого поверхностно-активного вещества показала полное разделение фаз, тогда как эмульсия с использованием способа трехфазного эмульгирования оставалась весьма устойчивой в течение времени, даже без использования добавок, отличных от эмульгирующего диспергирующего средства НСО-10.

Более того, после изменения весового соотношения НСО-10, масляной фазы (тяжелого масла А, легкого масла) и воды и перемешивания до обычной эмульсии наблюдали состояние через одну неделю и через один месяц после хранения при комнатной температуре.

Примеры эмульгирования с тяжелым маслом показаны в таблице 17 по таблицу 19. Более того, фотографии, представляющие эмульгированные состояния из таблицы 18, показаны на фиг.10. Вкратце, эмульсии получали с использованием НСО-10 в количестве 0,5% масс. и масляной фазы в количестве 95% масс.; однако когда масляная фаза превышала 80% масс., наблюдали изменения зависимости от времени.

Таблица 17
Примеры (1) эмульгирования тяжелого масла А при помощи водной дисперсии НСО-10. Фигуры показаны в % масс.№12345678910НСО-109876543210,5Вода817263544536271894,5Тяжелое масло А10203040506070809095Устойчивость эмульгирования (7 дней/комнатная температура)ΟΟΟΟΟΟΔΔΔΔУстойчивость эмульгирования (7 дней/комнатная температура)ΟΟΟΟΟΟΔ×××Эмульгированное состояние(1)(2)(3)Ο: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.
(1): эмульсия типа М/В, (2): эмульсия типа В/М, (3): микроэмульсия В/М.

Таблица 18
Примеры (3) эмульгирования тяжелого масла А при помощи водной дисперсии НСО-10 в количестве 15% масс. Фигуры показаны в % масс.№1234567891011НСО-1014,313,51210,597,564,531,50,75Вода80,876,56859,55142,53425,5178,54,25Тяжелое масло А510203040506070809095Устойчивость эмульгирования (7 дней/комнатная температура)ΟΟΟΟΟΟΟΔΔΔΔУстойчивость эмульгирования (1 месяц комнатная температура)ΟΟΟΟΟΟΟΔ×××Эмульгированное состояние(1)(2)(3)Ο: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.
(1): эмульсия типа М/В, (2): эмульсия типа В/М, (3): микроэмульсия В/М.

Таблица 19
Примеры (3) тяжелое масло. Эмульгирование при различных концентрациях НСО-10. Фигуры показаны в % масс.Концентрация НСО-10ВодаТяжелое масло АЭмульгированное состояниеЧерез 1 деньЧерез 20 дней0,139,960ΟΔ0,239,860ΟΔ0,439,660ΟΔ0,639,460ΟΟ0,839,260ΟΟ13960ΟΟ23860ΟΟ43660ΟΟ63460ΟΟ103060ΟΟΟ: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (а именно слияние).

Как видно из представленных выше результатов, рекомендуют состав, содержащий НСО-10 в количестве 0,1-14,25% масс., тяжелое масло А в количестве 5-95% масс. и соответствующую долю воды, и предпочтительно состав, содержащий НСО-10 в количестве 5-14,25% масс., тяжелое масло А в количестве 5-60% масс. и соответствующую долю воды.

Примеры эмульгирования с использованием легкого масла показаны в таблице с 20 по таблицу 23. В дополнение, фотографии, представляющие эмульгированные состояния из таблицы 22, показаны на фиг.11 и фотографии, представляющие эмульгированные состояния из таблицы 23, показаны на фиг.12. В данном случае в ситуации, когда масляная фаза превышала 80% масс., устойчивой эмульсии не могли получить. Однако никаких изменений не наблюдали в течение времени.

Таблица 20
Примеры (1) эмульгирования легкого масла при помощи водной дисперсии НСО-10 в количестве 10% масс. Фигуры показаны в % масс.№12345678910НСО-109876543210,5Вода817263544536271894,5Легкое масло10203040506070809095Устойчивость эмульгирования (7 дней/комнатная температура) ΟΟΟΟΟΟΔ×××Устойчивость эмульгирования (90 дней/комнатная температура)ΟΟΟΟΟΟΔ×××Эмульгированное состояние(1)(2)(3)Ο: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены
(1): эмульсия типа М/В, (2): эмульсия типа В/М, (3): микроэмульсия В/М и отдельная водная фаза.

Таблица 21
Примеры (2) эмульгирования легкого масла при помощи водной дисперсии НСО-10 в количестве 5% масс. Фигуры показаны в % масс.№123456789НСО-104,543,532,521,510,5Вода85,57666,55747,53828,5199,5Легкое масло102030405060708090Устойчивость эмульгирования (7 дней/комнатная температура) ΟΟΟΟΟΟ×××Устойчивость эмульгирования (90 дней/комнатная температура)ΟΟΟΟΟΟ×××Эмульгированное состояние(1)(3)Ο: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены
(1): О/W тип эмульсии, (3): W/O микроэмульсия и отделенная водная фаза.

Таблица 22
Примеры (3) эмульгирования легкого масла при помощи водной дисперсии НСО-10 в количестве 10% масс. Фигуры показаны в % масс.№1234567891011НСО-100,950,90,80,70,60,50,40,30,20,10,05Вода94,189,179,269,359,445,539,429,719,89,94,95Легкое масло510203040506070809095Устойчивость эмульгирования (7 дней/комнатная температура)ΟΟΟΔΔΔΔ××××Устойчивость эмульгирования (90 дней/комнатная температура)ΟΟΟΔΔΔΔ××××Эмульгированное состояние(1)(2)(3)Ο: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.
(1): О/W - тип эмульсии, (2): W/O - тип эмульсии, (3): микроэмульсия и отделенная водная фаза.

Таблица 23
Пример (4) эмульгирования легкого масла при помощи различных концентраций НСО-10. Фигуры показаны в % масс.Концентрация НСО-10ВодаЛегкое маслоЭмульсионная стабильность0,549,550Δ14950Δ2,547,550Ο54550Ο104050ΟΟ: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние).

Как показано представленными выше результатами, рекомендуют состав, содержащий НСО-10 в количестве 0,4-10,0% масс., легкое масло в количестве 5-95% масс. и соответствующую долю воды, и предпочтительно состав, содержащий НСО-10 в количестве 0,8-10,0% масс., легкое масло в количестве 5-60% масс. и соответствующую долю воды.

В примерах до этого момента показаны случаи с использованием легкого масла или тяжелого масла А; более того, в примерах эмульгирования с использованием бензина, керосина и тяжелого масла С, как показано в таблице 24, также наблюдали устойчивые эмульгированные состояния при использовании небольшого количества эмульгирующего диспергирующего средства.

Таблица 24
Примеры эмульгированного состояния согласно различным масламТип маслаНСО-10ВодаЭмульгированное состояниеБензин545ΟКеросин545ΟТяжелое масло С545ΟФигуры показаны в % масс.
Содержание масла составляет 50% масс.

Эмульгирование с использованием тяжелого высоковязкого масла должно проходить посредством способа изменения вязкости. В отношении изменяющего вязкость средства, используемого здесь, предпочтительно легкое низковязкое масло, полученное в качестве продукта в результате очистки нефти, или тяжелое масло А; однако нет необходимости особо ограничивать тип масла при условии, что оно гомогенно смешивается с тяжелым высоковязким маслом.

В таблице 25 и на фиг.13 показаны результаты изменения вязкости, используя нефть, легкое масло, тяжелое масло А и жидкий парафин.

Таблица 25
Вязкость каждого типа обработанного тяжелого масла
-: неизмеримая вязкость (20°С, использовали визкозиметр типа В, ротор № 3). Вязкость тяжелого масла, обработанного керосиномКеросин102030405060708090Остаточное масло при перегонке нефти908070605040302010Вязкость (мПа·с)-33383225034112276656161

Вязкость тяжелого масла, обработанного легким маслом

Легкое масло102030405060708090Остаточное масло при перегонке нефти908070605040302010Вязкость (мПа·с)-989807005922230112716161

Вязкость тяжелого масла, обработанного тяжелым маслом А

Тяжелое масло А102030405060708090Остаточное масло при перегонке нефти908070605040302010Вязкость (мПа·с)-1690065361794317147927566

Вязкость тяжелого масла, обработанного жидким парафином

Жидкий парафин102030405060708090Остаточное масло при перегонке нефти908070605040302010Вязкость (мПа·с)---9506419788103841461849339

На фиг.13, вплоть до 30000 мПа·с не вызывает проблем обработки в следующем способе. В отношении примера эмульгирования, в котором 40% масс. жидкого парафина использовали в качестве изменяющего вязкость средства, хотя было возможно эмульгирование его самого, дальнейшая обработка была затруднена вследствие неподходящей текучести.

Более того, результаты эмульгирования обработанного тяжелого масла с использованием тяжелого масла А, добавленного в количестве 30% масс. в качестве изменяющего вязкость средства и водной дисперсии НСО-10 в количестве 10% масс. показаны в таблице 26 и таблице 27.

Таблица 26
Пример эмульгирования обработанного тяжелого масла (тяжелого масла А в количестве 30% масс.) при помощи водной дисперсии НСО-10 в количестве 10% масс. Фигуры показаны в % масс.№12345678910НСО-109876543210,5Вода817263544536271894,4Обработанное тяжелое масло10203040506070809095Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)OOOOOOOΔ××O: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние), ×: разделены.

Таблица 27
Пример эмульгирования обработанного тяжелого масла при помощи различных концентраций НСО-10. Фигуры показаны в % масс.Концентрация НСО-10ВодаОбработанное тяжелое маслоЭмульгированное состояние0,549,550Ο14950Ο2,547,550Ο54550Ο0,329,770Ο1,528,570Ο32770ΟΟ: нет разделения фаз, : разделены вследствие различий при определенной плотности (слияние).

Изменяющее вязкость средство: тяжелое масло А, тяжелое масло А/тяжелое масло высокой степени вязкости весовое соотношение = 3/7.

В дополнение, примеры экспериментов эмульгирования, в которых нефть, легкое масло и жидкий парафин использовали в качестве изменяющего вязкость средства, показаны в таблице 28, таблице 29 и таблице 30.

Таблица 28
Пример эмульгирования (1) каждого типа обработанного тяжелого масла при помощи дисперсии НСО-10 в количестве 10% масс.
Фигуры показаны в % масс.Тип маслаКеросин/
тяжелое маслоЛегкое масло/тяжелое маслоТяжелое масло А/тяжелое маслоЖидкий парафин/тяжелое маслоИзменяющее вязкость средство30/7030/7030/7040/60Обработанное тяжелое масло50505050Вода45454545НСО-105555Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΟΟΟΔΟ: нет разделения фаз, : нет разделения фаз (дефект текучести).

Таблица 29
Пример эмульгирования (2) каждого типа обработанного тяжелого масла при помощи дисперсии НСО-10 в количестве 10% масс.
Фигуры показаны в % масс.Тип маслаКеросин/
тяжелое маслоЛегкое масло/тяжелое маслоТяжелое масло А/тяжелое маслоЖидкий парафин/тяжелое маслоИзменяющее вязкость средство30/7030/7030/7040/60Обработанное тяжелое масло70707070Вода27272727НСО-103333Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΟΟΟΔΟ: нет разделения фаз, : нет разделения фаз (дефект текучести).

Таблица 30
Пример эмульгирования (3) каждого типа обработанного тяжелого масла при помощи дисперсии НСО-10 в количестве 10% масс.
Фигуры показаны в % масс.Тип маслаКеросин/
тяжелое маслоЛегкое масло/тяжелое маслоТяжелое масло А/тяжелое маслоИзменяющее вязкость средство50/5050/5050/50Обработанное тяжелое масло707070Вода272727НСО-10333Устойчивость эмульгирования (1 месяц/комнатная температура)ΟΟΟΟ: нет разделения фаз, : нет разделения фаз (дефект текучести).

Как показано представленными выше результатами, рекомендуют состав, содержащий НСО-10 в количестве 0,3-9% масс., обработанное тяжелое масло в количестве 80-10% масс. и соответствующую долю воды, и предпочтительно состав, содержащий НСО-10 в количестве 0,3-9% масс., обработанное тяжелое масло в количестве 70-30% масс. и соответствующую долю воды.

Эксперименты по сгоранию, используя эмульсию легкого масла и тяжелое масло. Эмульгирование проводили отдельно. Используя устройство для сгорания, специально предназначенное для керосина, без модификации камеры сгорания, эмульсионное топливо полностью сжигали без гашения.

Результаты измерения выхлопных газов от сгорания легкого масла показаны на фиг.14, и результаты измерения выхлопных газов от сгорания тяжелого масла А показаны на фиг.15.

Как показано на фиг.14, если топливо изменяли с легкого масло на эмульсионное, концентрация NO_x в выхлопных газах значительно уменьшалась и становилась приблизительно 1/10 от обычной концентрации для обычного топлива, когда стабилизировали сгорание. Более того, хотя концентрация СО ранее увеличивалась, тенденцию к уменьшению наблюдали в отношении концентрации SO₂. Наоборот, концентрация кислорода в выхлопных газах увеличивалась и концентрация CO₂ также увеличивалась, даже принимая во внимание, что компонент топлива составлял 50% масс. Следовательно, сгорание, как полагают, является более полным, чем для топлива, содержащего только легкое масло. Температура сгорания легкого масла и эмульсии составляла приблизительно 1150°С и 950°С соответственно, снижение приблизительно на 200°С.

В дополнение, как ясно показано на фиг.15, если топливо изменяли с тяжелого масла А на эмульсионное, концентрация NO_x в выхлопных газах значительно уменьшалась и становилась приблизительно 1/6 от обычной концентрации для обычного топлива, когда стабилизировали сгорание. Хотя концентрация СО ранее увеличивалась, тенденцию к уменьшению наблюдали в отношении концентрации SO₂. Наоборот, концентрация кислорода в выхлопных газах увеличивалась и концентрация CO₂ также увеличивалась, даже принимая во внимание, что компонент топлива составлял 50% масс. Следовательно, сгорание, как полагают, является более полным, чем для топлива, содержащего только тяжелое масло А. Температура сгорания тяжелого масла А и эмульсии составляла приблизительно 1050°С и 900°С соответственно, снижение приблизительно на 150°С.

Следовательно, при использовании эмульсионного топлива, описанного выше ожидают, что можно значительно уменьшить загрязнение воздуха, уменьшая таким образом нежелательное воздействие на окружающую среду.

Промышленное применение

Данное изобретение применимо к средствам на основе масла, таким как косметика, медицинские продукты, продукты питания, химические вещества для сельского хозяйства, эмульсионное топливо, почвоулучшители так далее, или применимо для эмульгированных препаратов, в которых частицы гранул эмульгированы и диспергированы, и также применимо для использования, охватывающего диспергирование и так далее.

Изобретение описывает способ эмульгирования, который позволяет получить эмульсионные системы функциональное масло/вода или функциональные гранулы/вода, улучшенные в отношении тепловой устойчивости и долговременной устойчивости и которые могут осуществлять эмульгирование и диспергирование функционального масла и функциональных гранул независимо от величины Erforderlich ГЛБ масла или поверхностных свойств гранул. В данном способе используют эмульгирующее диспергирующее средство, содержащее в качестве основного компонента везикулы, образованные из амфифильного вещества, способного к самоагрегации, эмульгирующее диспергирующее средство, содержащее в качестве основного компонента отдельные частицы биополимера. Технический результат изобретения - образование трехфазной структуры, состоящей из водной фазы, фазы эмульгирующего диспергирующего средства и масляной фазы для создания эмульсии (такой как эмульсионное топливо), улучшенной в отношении тепловой устойчивости и долговременной устойчивости. 8 н. и 7 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Эмульгирующее диспергирующее средство, в котором основной компонент представляет собой везикулы, которые образуются из амфифильных веществ, способных к самопроизвольному образованию везикул, и которые прикрепляются к поверхности вещества на основе масла, и в котором средний размер частиц указанных везикул составляет от 8 до 500 нм при образовании эмульсии и от 200 до 800 нм, когда диспергирующее средство находится в диапазоне концентраций от 5 до 20 мас.% дисперсии.2. Эмульгирующее диспергирующее средство по п.1, в котором указанные амфифильные вещества являются производными со средним количеством присоединенных молекул этиленоксида (Е) от 5 до 15, выбранных из числа производных полиоксиэтилен-гидрогенизированного касторового масла, представленных следующей ниже общей формулой (формула 1):

(Формула 1)

(Формула 2)

где R₁ и R₂ представляют собой алкильную или алкенильную группу C₈-C₂₂, R₃ и R₄ представляют собой Н или алкильную группу C₁-C₄, и Х представляет собой F, Cl, Br или I.

(Формула 3)

Приоритет по пунктам: