微乳化技術(shù)是一種全新的技術(shù)，它是由Hoar和Schulman 1943年發(fā)現(xiàn)的，并于1959年將油-水-表面活性劑-助表面活性劑形成的均相體系正式定名為微乳液(microemulsion)。根據(jù)表面活性劑性質(zhì)和微乳液組成的不同，微乳液可呈現(xiàn)為水包油和油包水兩種類型。
一、微乳液的性質(zhì)
微乳液是由水、油、表面活性劑(surfactant)和助表面活性劑(cosurfactant)在適當(dāng)?shù)谋壤滦纬傻耐该骰虬胪该鳌⒏飨蛲缘臒崃W(xué)穩(wěn)定體系。表1對(duì)微乳化液與常規(guī)乳化液的一些性質(zhì)做了簡(jiǎn)略比較。
從表1可以看出微乳液與乳狀液的本質(zhì)區(qū)別表現(xiàn)為兩個(gè)方面：(1)微乳液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系，而乳狀液只是動(dòng)力學(xué)意義上的穩(wěn)定;(2)微乳液小球的粒徑小于10nm，所以微乳液呈透明或半透明;而乳液小球的粒徑為100∽500nm，故體系是渾濁的。
微乳液具有以下特性：
(1)超低的界面張力：在微乳液體系中油/水界面張力可降至超低值10-3∽10-4mN.m-1,而一般的油/水界面張力通常為70 mN.m-1，加入表面活性劑能降低至20 mN.m-1左右。
(2)很大的增溶量：O/W型微乳液對(duì)油的增溶量一般為5%左右，而W/O型微乳液對(duì)油的增溶量一般為60%左右。
(3)粒徑：微乳液液滴的大小一般為10∽100nm，膠束的大小一般為1∽10nm，為乳液的粒徑介于膠束與乳狀液之間。
(4)熱力學(xué)穩(wěn)定性：微乳液很穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間放置液不會(huì)分層和破乳。
二、微乳液的制備方法
(1)劑在水中法:乳化劑溶于水中，在激烈攪拌下將油相加入，可得O/W型乳液。
(2)劑在油中法:乳化劑溶于油相，再加水，直接制得W/O型乳液。繼續(xù)加水至變型，可得O/W型乳液。這樣制得的O/W型乳液粒度小，穩(wěn)定性高。
(3)輪流加液法:將油和水輪流加入乳化劑中，每次少量。
(4)瞬間成皂法:制備用皂穩(wěn)定的乳液，可將脂肪酸溶于油相，將堿溶于水相。在劇烈攪拌下將兩相混合，在界面上瞬間形成脂肪酸皂，從而得到穩(wěn)定的乳液。
(5)界面復(fù)合物生成法:采用復(fù)合乳化劑時(shí)，將親油性強(qiáng)的乳化劑溶于油相，將親水性強(qiáng)的乳化劑溶于水相。兩相混合時(shí)，界面上二種乳化劑形成復(fù)合物，從而使乳狀液穩(wěn)定。
(6)自發(fā)乳化法:不需要機(jī)械攪拌，把油、水和乳化劑加在一起自發(fā)地形成乳狀液。
三、在石油行業(yè)中的應(yīng)用
(1)在提高原油采收率中的應(yīng)用
在當(dāng)前各種各樣的能源中，原油發(fā)揮著重要的作用，約占世界能源的40%。但是，原油是非再生資源，儲(chǔ)量在逐年下降。因此，提高原油采收率，以增加原油供應(yīng)，其重要性不言而喻。所謂提高原油采收率是指通過(guò)注入原來(lái)油藏中沒(méi)有的各種物料驅(qū)替出參與原油。一次采油是靠地下油藏自身的壓力開(kāi)采;二次采油是指用注氣或注水等手段是油藏中局部增加壓力;三次采油則是指二次采油后所采用的任何技術(shù)，微乳液驅(qū)油是其中比較有效的一種。
微乳技術(shù)用于三次采油，從60年代就已開(kāi)始，70年代的兩次石油危機(jī)大大加速了這方面的工作。微乳液驅(qū)油之所以能驅(qū)油最主要的原因是微乳液能產(chǎn)生超低的油-驅(qū)替液界面張力。二次采油后剩余的油年夫在地層的毛細(xì)管道中，油水界面張力約30N/m，由此得出，驅(qū)動(dòng)殘余油的壓差一般為100Kg/cm-2/m-1，而注水的壓差只有2～4Kg/cm-2/m-1，所以單靠注水不能采出這部分原油。加入微乳液可是表面張力降低到10-3N/m，因而可以大大提高采收率。
(2)在燃料油中的應(yīng)用
早在1913年，英國(guó)劍橋大學(xué)就提出在發(fā)動(dòng)機(jī)中摻水燃燒的思路，1981年國(guó)際燃燒協(xié)會(huì)第一屆年會(huì)上決定把摻水燃料作為三大節(jié)能措施之一。隨著能源供需矛盾的日益突出，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境已成為世界性研究課題。當(dāng)今油料尤其是柴油的價(jià)格不斷攀升，每噸批發(fā)價(jià)近4000元。因此，油包水型微乳化柴油，這種新型的節(jié)能燃料，成為近期研究的熱點(diǎn)。
微乳化柴油其節(jié)能和環(huán)保性能有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)依據(jù)。水本身并不燃燒，，內(nèi)燃機(jī)使用含水燃料之所以能節(jié)能，不是水代替了燃料，而是促進(jìn)了燃燒，使原有的燃燒更完善。眾說(shuō)周知，水是由氧和氫兩種元素組成的，在氣缸高溫高壓燃燒中會(huì)發(fā)生一系列附加的化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生大量的O、H和OH自由基，這些物質(zhì)大大活化了整個(gè)燃燒過(guò)程。第一，是利用自身分解氧充分助燃，抑制了未燃碳的提前排放，使之更完全燃燒，從而節(jié)省了燃油;第二，利用水在一切固體和液體中比熱最大的特性迅速吸收動(dòng)力零部件熱量而減少膨脹性磨擦，降低了自耗功而節(jié)省了油料，增加了功率;第三，減少積炭和結(jié)膠，含水燃料可減少局部高溫缺氧脫氫裂解烴類結(jié)成炭顆粒，且使燃燒室各壁面和噴油頭、火花電極等突出部位溫度均化，保證整體正常工作，從而達(dá)到降耗的目的;第四，促使二次霧化，由于水的沸點(diǎn)低而蒸發(fā)早，水蒸氣產(chǎn)生的壓力突破油包水所形成的薄膜，產(chǎn)生微爆效應(yīng)，使油、水都得到了在化油器之后的再次霧化，不僅大大提高了燃燒利用率而節(jié)能，且增加了功率，減少尾氣污染30%以上，屬清潔型節(jié)能燃料。
(3)在石蠟中的應(yīng)用
微乳化蠟以石蠟和高效乳化劑等為原料乳化而成，其具有乳液微粒小、穩(wěn)定性好、透明等特點(diǎn)。
微乳化蠟可用于人造板工業(yè)，我國(guó)目前的各種纖維板和刨花板都不同程度的使用微乳化蠟作防水劑。在造紙業(yè)，如果采用微乳化蠟施膠不僅可改善紙張質(zhì)量，還可降低成本。在紡織業(yè)，微乳化蠟主要用作柔軟劑和上漿助劑。在農(nóng)業(yè)，微乳化蠟主要用于果蔬保鮮和植物保護(hù)。果蔬采收后用水果保鮮微乳化蠟處理，可防止因生理衰老、病菌及機(jī)械損傷等引起的腐爛變質(zhì)。在植物保護(hù)方面，微乳化蠟可防止干旱、凍害、日灼等氣候條件對(duì)植物的有害影響?；ɑ鼙徊烧笙扔盟荩缓笤儆梦⑷榛炋幚恚裳娱L(zhǎng)花卉的壽命。在皮革制造業(yè)，用微乳化蠟處理的皮革，可以使皮革表面具有蠟質(zhì)手感、清爽、光亮度好。微乳化蠟在陶瓷生產(chǎn)中用作潤(rùn)滑劑，可以促進(jìn)胚體形成，易于脫模，提高成品質(zhì)量。微乳化蠟還可作為塑料制品及汽車上的上光劑。
微乳化蠟的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，其發(fā)展前景十分看好。
(4)在潤(rùn)滑劑中的應(yīng)用
金屬加工按時(shí)用特性分為金屬切削液和金屬成型液(含拉拔、軋制、鍛壓等)兩大類。每一品種再按介質(zhì)狀況分為油基型(Straight oil)和水基型(Water fluid)。水基液又分為可溶性油(Soluble Oil)、半合成液(Semi-synthetics)(亦稱為微乳液(microemulsion))和合成液(Synthetics)。乳化液是礦油中加入乳化劑溶于水后形成的;半合成液是由油、水、表面活性劑、助表面活性劑、和各種添加劑形成的透明油狀液體;合成液則完全不含油，是一些化合物直接加入水后形成的透明液體。微乳化油是一種介于乳化油和合成切削液之間的新型金屬加工液產(chǎn)品，它既具有乳化油的潤(rùn)滑性，又有合成切削液的清洗性，逐步發(fā)展為乳化油和合成液的換代產(chǎn)品。
隨著國(guó)外先進(jìn)機(jī)械裝備的不斷引進(jìn)，必須隨機(jī)引進(jìn)大量微乳切削液產(chǎn)品，因國(guó)產(chǎn)切削液性能不過(guò)硬，滿足不了工藝要求。進(jìn)口微乳切削液價(jià)格昂貴，幾乎是國(guó)產(chǎn)切削液價(jià)格的十倍左右。因而大力開(kāi)發(fā)研究并試制這種新產(chǎn)品是發(fā)展我國(guó)機(jī)械工業(yè)所必須解決的問(wèn)題。