乳液是一种液体以液滴形式分散于另一种与之不相混溶的液相中形成的胶体分散体系,表面活性剂稳定的乳液的研究已经有上千年的历史。自从Pickering和Ramsdon首次报道了胶体颗粒对稳定油水界面的作用后,人们开始慢慢了解到颗粒很有可能替代或者部分替代表面活性剂作为乳液稳定剂,这主要是因为颗粒作为乳化剂具有很多固有的优势,例如：(1)可以大大降低表面活性剂的用量,节约成本；(2)对生物体的毒性远小于表面活性剂；(3)环境友好；(4)乳液稳定性非常强,特别是抗聚结能力,一般受环境影响因素较少,所以被广泛应用于食品、医药、原油开采、农药、涂料等很多工业部门。同时随着纳米科技的兴起,颗粒稳定乳液还被应用到组装纳米颗粒、制备空壳结构、胶囊和其他具有特殊功能的结构和材料。因此,纳米颗粒在液液界面上的吸附特性及其关联的乳液稳定作用机理一直是国际学术界研究的热点之一。同时由于在很多工业生产环节中或者科学研究中,颗粒稳定的乳液只能暂时存在或者是需要消除的,比如粘稠原油的管道输运,高分子乳液聚合过程中的后期纯化,药物在生物体内的可控释放等方面都会涉及这个问题,如何设计出具有条件响应的颗粒乳化剂就成了解决这个问题的关键。近年来,人们对颗粒稳定的乳液进行了较为系统全面的研究,找到了乳液稳定性与助乳化剂、颗粒浓度、溶液pH值、盐浓度、颗粒自身基本性质等因素变化的规律,进而对这些因素对乳液稳定性的影响都有了较为深刻的认识。同时也开发出很多具有特定条件响应的乳液体系,比如磁场、温度、pH等。尽管如此,我们注意到仍有许多问题需要进一步深入探讨：(1)原位生成的无机纳米颗粒对乳液稳定性的研究；(2)不同结构和形貌的纳米颗粒对Pickering乳液性质的影响；(3)以往设计响应乳化剂的颗粒的思路主要是通过环境条件来改变颗粒表面润湿性,是否还有其它响应模式；(4)仍需大量新的表征方法来深入探讨Pickering乳液的稳定机理以及各种乳液现象(如Pickering乳液的非球形转变)的发生机理。基于乳液研究领域的上述背景,本文选择了两种金属氢氧化物亲水性颗粒：原位共沉淀法制备的氢氧化镁纳米颗粒(Magnesium hydroxide nanoparticles,简称MPs)和原位共沉淀法制备的氢氧化铝纳米颗粒(Aluminum hydroxidenanoparticles,简称APs)作为研究颗粒。首先研究了氢氧化镁纳米颗粒对石蜡油/水乳液体系的稳定性。在此基础上,探讨了氢氧化铝颗粒对石蜡油/水乳液体系的稳定性,最后研究了氢氧化镁颗粒稳定的乳液随老化温度变化发生的非球形转变。通过宏观观察、接触角、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和激光共聚焦显微镜(LFCM)等实验手段考察了颗粒在乳液滴表面(即弯曲的油/水界面)的吸附行为以及制备的乳液的性质,包括乳液类型、稳定性等。另外,通过总有机碳含量(TOC)测定、电位分析仪、界面张力等手段对上述表面活性剂与颗粒之间的相互作用进行了较为系统的研究。从而丰富了Pickering乳液的研究内容,提出了在所研究体系中乳液稳定性产生变化的机理。本文的主要内容包括：1.氢氧化镁颗粒对乳液稳定性及其pH响应性的影响以往,制备pH响应型颗粒乳化剂的主要方法是将具有pH敏感的有机分子吸附在无机颗粒表面或者是直接将一些pH敏感的有机分子或者聚合物直接交联成颗粒乳化剂,通过这些处理使颗粒乳化剂具有pH敏感性,其核心原理就在于利用水相中pH变化来调控这些有机分子的解离程度或者溶解性,从而来控制颗粒在水相中的润湿性,最终达到控制乳液稳定性和乳液类型。那么是否存在其它方式使得颗粒具有pH敏感性呢?鉴于此,我们考察了原位形成的氢氧化镁纳米颗粒对石蜡油/水体系乳液稳定性的影响,同时也评价了此体系的pH敏感性能。通过对不同颗粒浓度和不同pH值下乳液的分层稳定性和乳液滴尺寸的考察,证明了原位形成的氢氧化镁纳米颗粒具有非常优秀的乳化性能,而且所制备的乳液对体系pH值具有强烈的依赖性。通过激光共聚焦显微镜和乳液滴的透射电子显微镜观察确认了氢氧化镁纳米颗粒对乳液稳定性的作用及其颗粒层的存在。通过乳液的pH开关实验证明氢氧化镁纳米颗粒具有非常优良的开关性能,而且在多次开关循环中,乳液稳定性几乎没有受到影响。对氢氧化镁颗粒的基本性质进行了考察,包括pH对润湿性、界面张力、颗粒电位的变化等,证明了氢氧化镁纳米颗粒的pH敏感性主要是由于水相中pH值影响到水相中氢氧化镁纳米颗粒浓度,而其它因素对其敏感性的影响很小。基于得到的结果,可以推断乳液pH敏感性机理为：(1)在较低pH值下,由于镁元素以离子形态存在于水相中,此时对油水体系没有界面保护作用；(2)当pH值大于氢氧化镁的沉淀pH值,水相中存在氢氧化镁颗粒,此时可以得到稳定的水包油型乳液；(3)再一次将pH值调到小于氢氧化镁的沉淀pH值,乳液会快速破乳,完全分层,其原因是稳定乳液的氢氧化镁颗粒被完全溶解,恢复到离子形态。2.氢氧化铝颗粒对乳液稳定性及其pH响应性的影响前面研究了氢氧化镁纳米颗粒稳定乳液及其pH开关性的核心就在于通过调节水相pH来控制镁元素是处于离子形态还是固体形态；而氢氧化铝两性化合物不仅在偏酸的环境比较容易溶解,而且在偏碱的环境也容易溶解。如果将其应用到颗粒稳定乳液体系中必然会带来一些有趣的现象,于是我们研究了原位形成氢氧化铝颗粒对石蜡油/水体系稳定性的影响,结果发现无论调节颗粒浓度还是体系的pH,单纯使用氢氧化铝颗粒很难得到稳定的乳液。这可能和氢氧化铝颗粒很强的亲水性及其对油相亲和力很差有关。为此我们考察了在体系中加入少量的表面活性剂来帮助增强颗粒的亲油性。并对三种不同的表面活性剂进行了考察,分别是十二烷基硫酸钠、油酸钠、Brij 30。结果表明当加入的表面活性剂浓度为10-5M时,颗粒在界面上的吸附能力就能得到改善,乳液的宏观分层稳定性和聚结稳定性都有很大的提高；同时发现随pH变化,乳液体系表现出特定乳化pH区域。当表面活性剂浓度为10-4M时,可乳化的pH区域出现宽化现象。而当表面活性剂浓度为10-3M时,结果发现可乳化的区域已经覆盖了整个考察pH区域,乳液敏感性消失。通过测定界面张力、颗粒润湿性变化以及表面活性剂吸附变化等,我们认为氢氧化铝颗粒和表面活性剂复配体系表现出来的pH敏感性主要是与氢氧化铝颗粒的两性及表面活性剂的协同效应有关。当体系中加入过量的表面活性剂时,乳液的这种pH敏感性消失,主要是由于过剩的表面活性剂就可以在整个pH研究范围内稳定乳液,所以pH敏感性无法表现出来。3.温度诱导氢氧化镁稳定的乳液滴的非球形转变我们在对氢氧化镁颗粒稳定乳液的研究过程中,尝试考察温度对乳液会不会带来一些影响,结果很意外发现在氢氧化镁乳液中出现了球形乳液滴向非球形乳液滴转变的现象。在具体的实验考察中发现,常温下制备的氢氧化镁颗粒稳定乳液保持着完美的球形形状,即使放置几个月也不会发生形状改变；然而将刚制备的乳液放置在特定老化温度下一段时间后,原先球形液滴就会转变成非球形乳液滴。我们还考察了几个实验因素对其非球形化程度的影响,包括老化温度、颗粒浓度、油水比、老化时间。结果发现老化温度对非球形化具有很重要影响,是一个重要的驱动力；同时发现以下规律：颗粒浓度过低不利于整体的乳液稳定,过高不利与非球形化液滴形成；油水比也是出现了与颗粒浓度相似的结果,在中间某个小范围内容易得到较好的非球形液滴；延长老化时间有利于非球形液滴形成,但是老化温度必须大于80℃才有意义,低于此温度老化温度对乳液滴的非球形转变效果不明显,同时老化时间达到一定时间后对非球形化影响较小。利用透射电子显微镜和XRD等手段对老化前后的颗粒进行表征,发现颗粒老化前后发生明显的颗粒二次长大。同时利用显微镜和激光共聚焦显微镜对乳液在不同颗粒浓度下界面吸附形态的变化进行了表征,结果表明在低颗粒浓度下,乳液滴的吸附主要以单层或者少量多层颗粒吸附为主,在高颗粒浓度下,颗粒往往以小团聚体吸附在界面上居多。同时利用苯乙烯单体作为油相,原位本体聚合,利用扫描电子显微镜观察了非球形液滴表面颗粒吸附形态以及非球形液滴本身,发现颗粒形貌变化和液滴形态变化和其他表征方法得到的结果完全一致。对以上结果总结发现氢氧化镁颗粒稳定乳液发生非球形转变主要经历三个过程：(1)原位形成氢氧化镁颗粒吸附在液滴表面形成球形乳液滴。(2)在老化温度下,界面吸附氢氧化镁颗粒发生奥氏熟化,尺寸长大,总的颗粒覆盖面积降低,乳液滴表面出现颗粒空白区。(3)当液滴之间颗粒空白区碰撞在一起,乳液滴之间就会发生部分融合,即形成非球形乳液滴。(4)当空白区过大后,液滴内部的油相可能会逃逸出来,颗粒层完全破裂。