CN118785810A - 由助水溶物构造的悬浮体系 - Google Patents

Abstract

非沉降的水基可倾倒悬浮液可由水溶性和油溶性的两亲物的混合物制备，所述两亲物在其疏水部分中具有6至11个碳原子。水溶性的两亲物被归类为助水溶物。该体系是低发泡的并且特别适用于使诸如石墨烯和金刚石粉末的成问题的材料悬浮。

Description

由助水溶物构造的悬浮体系

技术领域

本发明涉及用于使非水溶性或微水溶性的固体颗粒或液体悬浮的结构化、低发泡(起泡)的两亲性悬浮体系。本发明还涉及包含该悬浮体系的组合物。

背景技术

在诸如研磨液、颜料悬浮体或农用化学品分散体的工业组合物中配制非水溶性或微水溶性固体或液体的悬浮体呈现出长期存在的问题。配制者需要使广泛多种的成分如金刚石粉末或氧化铁悬浮，并且尤其是农用化学品配制者对使活性物质例如联苯菊酯悬浮有迫切的要求。最近，碳纳米管和石墨烯的发现给配制者带来了相当大的问题，例如如何将它们制备成含水(水性)介质中的稳定的分散体。

我们发现了新型的结构化的低发泡组合物，其成本效益极高并且能够使用短链两亲物在水中的共混物使不可混溶的固体或液体颗粒悬浮而不沉降。

本文中使用的术语“结构化体系”旨在意指这样的可倾倒组合物，其包括水、两亲物和任选的其他溶解物质，它们在连续介质中共同形成中间相或中间相的分散体，并且所述可倾倒组合物具有如下的能力：在体系静止时固定非胶体的非水溶性颗粒，由此形成稳定的可倾倒悬浮体。两亲物和水相互作用以形成通常所谓的“液晶相”，或替代地“介晶相”或“中间相”。

术语“可倾倒(的)”在本文中用于指室温下(在21倒数秒(s^-1)的剪切速率下)粘度为约2000 cps的剪切稀化流体。

已知的结构化表面活性剂通常包括L-α相，其中表面活性剂的双层被设置为表面活性剂的疏水部分在双层的内侧并且亲水部分在双层的外侧。双层以平行或同心排列，通常与含水介质层交替。

其他传统的结构化悬浮体系可包括球晶相。球晶相包括球状体，在本领域中通常称为球晶，具有包括表面活性剂的同心壳的洋葱状结构。球晶通常具有在0.1至15微米的范围内的直径并且以经典的乳液的方式分散在水相中，但会相互作用而形成结构化体系。在EP 0 151 884中更详细地描述了球晶体系。

大多数结构化表面活性剂体系需要结构剂、以及表面活性剂和水的存在以形成能够使固体悬浮的体系。术语“结构剂”用于描述如下的任何非表面活性剂：当溶解在水中时，所述非表面活性剂能够与表面活性剂相互作用以形成结构化体系。它典型地为表面活性剂去增溶物(解溶物)，例如电解质。术语“电解质”是指至少部分地在含水溶液中解离以提供离子的离子化合物。

层状结构化表面活性剂悬浮体系的主要问题是，它们最容易由洗涤剂(表面活性剂)加上电解质的高发泡混合物形成。这样的高发泡混合物对于工业低发泡应用是不合乎期望的。被归类为助水溶物(水溶助剂)的低发泡两亲物极易溶于水，并且实际上趋向于破坏而不是辅助层状双层的形成。因此，之前配制工业低泡沫悬浮体的尝试使用了洗涤剂，并且作为结果，这些体系需要使用高浓度的不合乎期望的电解质和消泡剂以使由洗涤剂表面活性剂所致的起泡最小化。

电解质和消泡剂二者都是非必要组分，因为它们是以额外的成本添加的，以诱导层状结构并抑制泡沫。因此，对于工业配制者存在如下的需要：能够在无需添加非必要组分例如电解质和消泡剂的情况下配制低发泡悬浮体。

进一步令人担忧的是，在洗涤剂加上电解质的混合物中形成的层状双层趋向于存在于包含许多(例如100-150个)双层的大囊泡中。大囊泡在用水稀释时溶解缓慢。例如在个人护理制剂中使用包含大囊泡的体系的尝试在很大程度上是不成功的，因为由于囊泡需要很长时间才能溶解在水中，故而“闪泡(flash foam)”通常是差的。因此，仅具有少数双层的小得多的囊泡是优选的。

最近发现(WO 2013/119908 A1)，透明的无电解质的层状悬浮体系可通过制备(例如)甘油脂肪酸酯与具有高的亲水亲油(疏水)平衡（HLB）值的表面活性剂(“高HLB表面活性剂”)的含水共混物来配制。当与水搅拌时，这样的体系产生大量的泡沫，因此它们特别适用于个人护理组合物，但不适用于低泡沫的工业应用。

另外的考虑因素是费用。WO 2013/119908 A1中描述的悬浮体系包含高比例的昂贵组分，例如甘油辛酸酯/癸酸酯。虽然这在其中各组分的成本为售价的一小部分的个人护理中可能不是太大的问题，但在工业应用中，这是一个非常值得关注的问题。

选择的低成本两亲物通常是助水溶物，但到目前为止，由于它们倾向于与液晶相互作用并破坏液晶，因而它们还没有被用于层状悬浮体系。事实上，助水溶物的主要应用之一是在浓缩的洗涤剂体系中，其中它们相互关联以防止液晶凝胶相的形成，例如在分配喷嘴中。

本发明的实施方式的目的是提供可倾倒的低发泡的含水悬浮体系，该体系可使非水溶性颗粒或液体悬浮。本发明的实施方式的目的还为克服或减轻现有技术的至少一个问题，无论本文中是否明确公开。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供具有屈服点并且能够使固体、液体或气体颗粒悬浮的结构化含水体系，其中该结构化含水体系包括至少一种水溶性两亲物和至少一种非水溶性两亲物的混合物，其中至少一种水溶性两亲物是助水溶物。在进一步的方面，助水溶物具有至少一个极性头基团和相对于每个极性头基团具有小于12个碳原子的亲脂性部分。最出乎意料且令人惊讶的发现是，发现可成功配制包括高比例的助水溶物的低发泡的结构化层状悬浮体系。该体系可具有高的光学透明度并具有显著的屈服点，这可通过它们能够使气泡悬浮的事实来证明。

助水溶物可为具有10或更高的HLB值的高HLB助水溶物。

所述至少一种非水溶性两亲物可为具有小于10的HLB值的低HLB两亲物。

低发泡的结构化含水体系可用来使成问题的非水溶性材料如石墨烯和金刚石粉末悬浮，以用于高发泡表面活性剂不适合的工业应用中。因此，本发明的另一方面是组合物，其包括(a)结构化含水体系，该结构化含水体系包括水和2重量%至50重量%的至少一种水溶性两亲物和至少一种非水溶性两亲物的混合物，基于结构化含水体系的重量，其中所述至少一种水溶性两亲物是助水溶物，该助水溶物包括至少一个极性头基团和相对于每个极性头基团具有6至11个碳原子的亲脂性尾基团；和(b)悬浮在结构化含水体系中的固体、液体或气体颗粒中的至少一种。在一些实施方式中，固体颗粒占组合物的约0.5重量%至约60重量%。在一些实施方式中，固体颗粒是石墨烯颗粒。

本发明的另一方面是制备稳定的石墨烯分散体的方法，包括：(a)形成结构化含水体系，其包括水和2重量%至50重量%的至少一种水溶性两亲物和至少一种非水溶性两亲物的混合物，基于结构化含水体系的重量，其中所述至少一种水溶性两亲物是助水溶物，该助水溶物包括至少一个极性头基团和相对于每个极性头基团具有6至11个碳原子的亲脂性尾基团；和(b)将石墨烯颗粒悬浮在结构化含水体系中以形成稳定的石墨烯分散体。

附图说明

图1显示可用于本发明的示例性低HLB两亲物和高HLB助水溶物的化学结构。

具体实施方式

本发明涉及基于层状中间相的悬浮体系，所述层状中间相由特定的两亲性分子构成。它可具有高度的光学透明度，是低发泡的并且可为在电解质方面极低的。具有高度的光学透明度的体系典型地具有在570纳米的波长下使用1厘米的比色皿的大于约50的透光率百分比，其中在25℃下在没有染料和遮光剂的情况下测量组合物。“低发泡(起泡)”是指在形成悬浮体系的加工过程中产生的任何泡沫都是短暂的并在几秒钟内坍塌。在电解质方面极低的体系是具有低于2重量%、优选低于1重量%的电解质的体系。例如，结构化含水体系可不含电解质。它作为用于有效载荷(payload)例如农药、颜料、石墨烯、油等的悬浮介质具有广泛的应用。它也被认为在核报废(核退役，nuclear decommissioning)中可用于清洁、冲刷和悬浮放射性颗粒，以及使(例如)高浓度的铅悬浮，使其可用作液体辐射屏蔽物。据认为，它可在新兴的无油润滑剂领域中得到应用。

通过小角度X射线对悬浮体系的分析表明，层状结构单元是尺寸规则的微囊泡，其包括3-6个具有30-40埃双层间距的同心壳。据信，微囊泡以规则有序的晶格结构排列。这种特殊结构已在WO 2013/119908 A1中被识别，但WO 2013/119908A1中的结构化体系是由高发泡的表面活性剂的混合物形成的。

尽管微囊泡总体上是电中性的，但每个微囊泡的表面(当从相邻的微囊泡看它时)都具有净的正电荷。相同的正电荷相互排斥，导致每个微囊泡都被保持在高能晶格中。这种晶格能赋予允许颗粒无限定地悬浮的屈服点。具有屈服点的悬浮体系是对施加的剪切具有初始抗性(阻力)的体系，其可使用锥板流变仪进行测量。

用于制备悬浮体系的两亲性分子包括至少一种非水溶性两亲物和至少一种作为助水溶物的水溶性两亲物。助水溶物是如下的分子，其具有亲水性或极性头基团和疏水性(亲脂性)部分或尾基团，但疏水性部分或尾基团通常太小而无法在水性溶液中引起自发的自缔合或聚集。助水溶物通常不是表面活性的，并且典型地不形成胶束或层状囊泡。令人惊讶地，现在已经发现，非水溶性两亲物和助水溶物的特定组合可形成具有屈服点并且能够使固体颗粒、液滴或气泡悬浮的结构化体系。

用于制备结构化体系的两亲物应包括至少一种具有低的(例如小于10的)亲水亲油平衡(HLB)的两亲物，和至少一种具有高的(例如10或更高的)HLB的两亲物。混合物的总HLB应在液晶形成的范围内，该范围可为约11至13，优选约12 HLB单位。

低HLB两亲物具有包括可为羟基或羧基的末端OH基团的极性头基团，并且包括亲脂性(疏水性)尾基团。已经发现，在极性头基团中不包括至少一个羟基或羧基的低HLB两亲物可不诱导形成结构化含水体系。在一些实施方式中，低HLB两亲物可包括至少一个亲脂性尾部，该亲脂性尾部包括至少约4个碳原子、约5个、约6个、约7个、约8个、约9个、约10个、约11个、约12个、约13个或至少约14个碳原子。亲脂性尾部可为线性的或支化的。

在一些实施方式中，低HLB两亲物可包括至少一个线性尾部，该线性尾部具有包括至少约4、约5、约6、约7、约8、约9或约10个碳原子的碳链。在一些实施方式中，除了末端OH基团之外，低HLB两亲物还可包括至少一个羟基。不希望受理论束缚，据信，低HLB两亲物的羟基与助水溶物的硫酸根/羧基阴离子交换质子，囊泡的整个表面处于流动(flux)或共振状态。这被认为是用于囊泡形成的驱动力并且是将囊泡保持在一起的“水泥”。用于形成悬浮体系的合适的非水溶性两亲物的实例包括1,2-辛二醇、乙基己基甘油、辛醇、辛酸和甘油辛酸酯/癸酸酯。

高HLB两亲物(助水溶物)包括至少一个极性头基团和至少一个亲脂性尾部。亲脂性尾部可为脂族或芳族的。助水溶物可具有亲脂性尾部，其包括至少5个、替代地约6个、约7个、约8个、约9个、约10个碳原子或约11个碳。在一些实施方式中，亲脂性尾部是线性亲脂性尾部。在包括线性亲脂性尾部的实施方式中，碳链可包括5个、替代地约6个、约7个、约8个、约9个、约10个或约11个碳原子。在一些实施方式中，亲脂性尾部是环状或支化的尾部。对于6个碳的环状(包括芳族)尾部，该尾部应具有至少一个侧(悬垂的)甲基。烷基部分中包含6个或更多个碳原子的烷基苯磺酸盐不被视为本文中所定义的助水溶物。极性基团可包括硫酸根、磺酸根、羧酸根或磷酸根基团。对于极性头基团的抗衡离子可为，例如，钠、钾、锂、单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

在一些实施方式中，高HLB两亲物可具有两个或双重极性头基团。例如，据信，磺化油酸可在结构化含水体系中作为高HLB组分起作用。不受理论束缚，这可能是由于如下的在混合物中的那些分子：其已经在双键处被磺化以产生短尾部、双重头部的助水溶物。这些分子被认为在囊泡中聚束和折叠，使得约10个碳原子被引入双层的亲脂性部分中。磷酸二-(C4-C18)-烷基酯也可在结构化含水体系中作为助水溶物起作用。

在一些实施方式中，助水溶物可为C6-C10羧酸的盐，例如吗啉辛酸盐。在其他实施方式中，助水溶物可为阳离子质子化的氧化胺，例如已经用酸质子化的二甲基辛基氧化胺。

对于具有单尾部和环状尾部的助水溶物，尾部中的碳原子总数可在7到11之间。据信，包括7-11个碳原子的尾部产生足够的亲脂性，以容许尾部缔合到液晶双层中。对于具有两个或双重极性头基团的助水溶物，碳原子数可为相对于每个极性头基团的7-11个碳原子。可用于本发明的助水溶物的实例是辛酸三乙醇胺、吗啉辛酸盐、辛基硫酸钠、异丙苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠、甲苯磺酸钠和磺化油酸。

实验表明，对于线性尾部，为了形成液晶，优选约7-8个碳原子的最小链长。具有比这短的链长的两亲物可为过于可溶的。两亲物的亲脂性尾部的优选的短链长，即约7至10个碳原子，被认为形成极为柔性的窄的双层，并且这种柔性容许它们装进(填充到)仅包含少量(例如5个)同心壳的微囊泡中。据信，这些微囊泡是具有带正电荷的表面的层状相的纳米液滴，尽管它们总体上是电中性的。不受理论束缚，据信，整个液滴的不相同(均匀)的电荷分布导致液滴不断相互排斥，得到具有可使固体、液体或气体悬浮的屈服点的3D结构。

具有较长链(即12个碳原子及以上)的线性两亲物可得到较厚的双层，该双层更坚硬并且倾向于装进(填充到)具有几十个同心壳的多层大囊泡中。大囊泡具有这样的尺寸，使得它们反射光而不是透射光，结果这些特定的体系是不透明的。然而，可包括具有拥有12个或更多个碳原子的线性尾部的两亲物，条件是低HLB和高HLB两亲物的总共混物中至少大多数亲脂性尾部具有小于12个碳原子。

图1提供了已发现有效的本发明的低和高HLB两亲物的实例。图1中的低HLB两亲物的任何组合可与图1中的高HLB两亲物(助水溶物)的任何组合共混在一起，以产生能够使固体悬浮的具有高度透明度的结构化含水体系。然而，图1中的实例并不意图成为本发明的实例的穷尽式列表。

将所述至少一种水溶性两亲物(助水溶物)和所述至少一种非水溶性两亲物在水中混合在一起，以得到结构化含水体系。悬浮体系的活性组分(即助水溶物和至少一种非水溶性两亲物)可以约2至约50%(重量/重量，w/w)、约4至约45%w/w、约6至约40%w/w、约8至约35%w/w、约10至约30%w/w或约15至约25%w/w的总量存在，基于结构化含水体系的总重量。

助水溶物和至少一种非水溶性两亲物可以至少约2%w/w、约4%w/w、约6%w/w、约8%w/w、约10%w/w、约12%w/w、约14%w/w、约16%w/w、约18%w/w、约20%w/w、约22%w/w、约24%w/w、约26%w/w、约28%w/w、约30%w/w、约35%w/w、约40%w/w、约45%w/w或至少约50%w/w的总量存在，基于结构化含水体系的总重量。

助水溶物和至少一种非水溶性两亲物可以不超过约2%w/w、约4%w/w、约6%w/w、约8%w/w、约10%w/w、约12%w/w、约14%w/w、约16%w/w、约18%w/w、约20%w/w、约22%w/w、约24%w/w、约26%w/w、约28%w/w、约30%w/w、约35%w/w、约40%w/w、约45%w/w或约50%w/w的总量存在，基于结构化含水体系的总重量。

在一些实施方式中，两亲物的浓度可能需要为10重量%或更高，以“填充”可用体积并提供屈服点。然而，向结构化含水体系添加可增加纳米液滴的排斥力的组分可能够在小于10%的活性物浓度下提供屈服点。可能够增加纳米液滴之间的排斥力的组分包括吗啉皂、C8/C10烷基胺氧化物、1,4-噻嗪、硫代吗啉和硫代吗啉1,1二氧化物。

助水溶物与非水溶性两亲物的比例至少部分地由形成结构化体系的特定助水溶物和非水溶性两亲物决定。通过实验可确定包括高和低HLB两亲物的合适的悬浮体系，以及特定成分的最佳比例。将不同比例的助水溶物和非水溶性两亲物预混在一起，然后用水稀释至总活性物浓度为约15重量%并且混合(手动低剪切混合)。然后使在混合时稠化并保持基本透明的那些组合物有空气被摇入其中。识别使空气气泡悬浮的各向同性(对可见光)组合物，然后取决于体系悬浮大空气气泡还是小空气气泡，将其评估为“强”或“弱”(高或低屈服点)。在用不同的高HLB两亲物对低HLB两亲物的比例制备的一系列样品中，通常有几个样品显示出悬浮性能。一个系列的中范围样品趋向于表现出最高的屈服点，即，使最大的气泡悬浮，因此该中范围的中心被确定为微囊泡形成的最佳比例。通常，非水溶性两亲物与助水溶物的合适重量比可在1:1至约4:1的范围内。

结构化含水体系是通过如下制备的：在室温或高于室温的温度下，例如约27、约28、约29、约30、约32、约34或约35°C下将构成组分的每一种低剪切混合在一起。施加混合，直到共混物稠化并达到屈服点，此时共混物变得能够使不溶性(固体、液体或气体)颗粒悬浮。通常(但不是必要地)将两亲物在分散在水中之前预混在一起。这具有防止发生任何不希望的乳化的优点。预混两亲物还具有另外的好处，即制备可销售的浓缩物，以出售给更喜欢“内部”制造成品结构化液体制剂的客户。已经发现高活性浓缩物是可倾倒的并且在室温下通过低剪切混合容易分散在水中以形成结构化含水体系。得到的结构化含水体系是可流动的，并且在不添加电解质(即它们可不含电解质)的情况下实现了良好的悬浮能力。在一些实施方式中，结构化含水体系是透明的或略微浑浊(模糊)的。

结构化含水体系在范围为0至60°C的温度下可为稳定的，其中一些体系甚至在更低或更高的温度下也是稳定的。结构化含水体系是低发泡体系，其可用于使多种固体、液体或气体颗粒悬浮，并且特别可用于不需要发泡的应用，或由于与分散剂材料的相互作用而无法使用表面活性剂体系的应用。可悬浮在本结构化含水体系中的颗粒状固体包括但不限于石墨烯、金刚石粉末、农药和除草剂以及颜料。可悬浮在结构化含水体系中的颗粒状固体的总量可范围为结构化含水体系的约0.5重量%至约60重量%。结构化含水体系可用于许多不同的应用，例如石墨烯分散体，金刚石悬浮体(研磨液)，无油润滑剂，切削液，农业组合物例如农药、除草剂和/或肥料悬浮液，颜料悬浮体、粘合剂悬浮体、3D打印介质和墨悬浮体的制备。

在一些实施方式中，结构化含水体系可用于使石墨烯颗粒悬浮。因此，本技术的一个方面是用于制备稳定的石墨烯分散体的方法。石墨烯分散体可通过如下方式制备：形成结构化含水体系，其包括水和2重量%至50重量%的至少一种水溶性两亲物和至少一种羟基封端的非水溶性两亲物的混合物，基于结构化含水体系的重量，其中所述至少一种水溶性两亲物是助水溶物，该助水溶物包括至少一个极性头基团和相对于每个极性头基团具有6至11个碳原子的亲脂性尾基团；和将石墨烯颗粒悬浮在结构化含水体系中以形成稳定的石墨烯分散体。在一些实施方式中，石墨烯颗粒可与助水溶物和水混合以形成均匀的混合物，然后向混合物添加低HLB两亲物以形成石墨烯颗粒稳定分散在结构化含水体系中的结构化含水体系。替代地，低HLB两亲物和助水溶物可混合在一起以形成结构化含水体系，并且石墨烯颗粒可与结构化含水体系混合以形成稳定的石墨烯分散体。在一些实施方式中，可将低HLB两亲物和助水溶物预混以形成浓缩物，然后将其稀释以形成结构化含水体系。石墨烯颗粒可在稀释前与浓缩物混合。

实施例

以下实施例描述了本技术的一些优选的实施方式，而不将限制本技术限于此。其他实施方式包括但不限于上述书面描述中描述的那些，包括附加或替代的组分、替代的浓度以及附加或替代的性质和用途。

实施例1

通过以上[0040]段中所述的方法，对于若干种二元共混物确定高HLB两亲物对低HLB两亲物的最佳比例。所有共混物都有强的屈服点，即，它们在室温下在不脱气的情况下使大的空气气泡悬浮。所述共混物列于下表1中。

表1

通过小角度x射线散射分析了表1中列出的样品1、3、4、6、8和9的结构。样品的散射图案全部表现出弱散射，得到具有约30至40埃的峰的对称驼峰。在电子显微照片的进一步的证据上，认为这些体系包括具有约3-6个同心壳的尺寸规则的微囊泡。

实施例2

通过以上[0040]段中所述的方法，对于与甘油辛酸酯/癸酸酯组合的二甲苯磺酸钠、甲苯磺酸钠和异丙苯磺酸钠确定高HLB两亲物对低HLB两亲物的最佳比例。对于该系列，将总活性物浓度固定为25%w/w。比例示于表2中。

表2

使用异丙苯磺酸钠获得最强的悬浮体系，并且使用甲苯磺酸钠获得最弱的悬浮体系。二甲苯磺酸钠介于两者之间。这些结果表明，体系的屈服点随着苯环上烷基取代基的量的增加而增加，并且微囊泡包括相对于每2个助水溶物分子的约3个低HLB两亲物分子。

实施例3

通过以上第[0040]段中所述的方法，在15%的总活性物下检查不同比例的油酸甘油酯和异丙苯磺酸钠。在2:1 w/w油酸酯：磺酸盐下获得了不透明的结构化体系。这给出了如下的证明：高量的较长线性尾部(>C10)产生大的囊泡，所述大的囊泡散射光并得到不透明的悬浮体系。

实施例4

当与乳酸脂肪酸甘油酯(Lactem)或油酸(低HLB乳化剂)组合时，环己基氨基磺酸钠(甜味剂和助水溶物)无法诱导形成结构化体系。这给出了如下的很好的证明：为了使包含C6环的助水溶物作为共结构剂起作用，应存在至少一个侧甲基。

实施例5

将纯的(99%)月桂酸在热(60°C)水中用三乙醇胺部分地中和，以得到月桂酸(低HLB组分)加上月桂酸皂(高HLB组分)的15%w/w的共混物。制备了1.5:1、1:1和1.0:1.5 w/w的月桂酸：TEA皂的比例。获得了具有强屈服点的可倾倒的浑浊液体。然而，与用C7-C10链获得的透明的各向同性体系不同，该样品具有“块状”的不均匀外观(像分散的凝胶块)。这些结果表明，亲脂性尾部应具有小于12个碳原子的烷基链长度。

实施例6

制备在水中的总活性物浓度为10重量%的1:1.4 w/w辛酸：吗啉辛酸盐的共混物，并形成具有良好悬浮能力的结构化体系。认为这可能是由于来自吗啉中的氧上的孤对的电荷排斥，赋予晶格以额外的能量。当在偏振滤光片之间观察时，该特定体系具有织构，表明该体系是各向异性的。

实施例7

使用其中低HLB两亲物是辛酸并且助水溶物是辛酸三乙醇胺的结构化含水体系制备0.5%w/w石墨烯分散体。在基于结构化含水体系的总重量的17.5重量%的总活性物浓度下，辛酸对辛酸三乙醇胺的比例为1.25重量份辛酸对1.0重量份辛酸三乙醇胺。在室温下储存三周后，石墨烯分散体没有可见的石墨烯的沉降。

实施例8

除了总活性物浓度为15重量%而不是17.5%之外，使用与实施例7相同的结构化含水体系来制备2%w/w氧化石墨烯分散体。该分散体具有约1000cps的在室温下的粘度，是可倾倒的，并且超过三周不沉降。

实施例9

将40g“puregraph 50”(100%石墨烯)样品与12g磺化油酸(50%固体)和150g去离子(DI)水混合，并在室温下用Silverson混合器均质化45分钟。经均质化的混合物的pH值为5.5。然后用刮刀(刮勺)手动地将7.6g甘油辛酸酯/癸酸酯(StepanMild®GCC，购自StepanCompany, Northfield, Illinois)温和搅拌到86.1g混合物中。该石墨烯组合物在3:1 w/w甘油辛酸酯/癸酸酯：磺化油酸的比例下包括18.2%w/w石墨烯、10.8%表面活性剂活性物。该组合物是均质、稳定且易于倾倒的(在室温下约900 cps)，并且在室温下4天后没有明显的沉降/分离。

实施例10

以不同的比例(15%w/w总活性物)制备N,N-二甲基-N-辛基羟基胺(来自Colonial的ColaLux C-8)和甘油辛酸酯/癸酸酯(StepanMild®GCC)的组合。样品跨越3:1至10:1 w/w GCC：氧化胺的范围，并且在室温下通过手动混合来制备。仅对于在4:1 w/w的GCC:氧化胺下的样品才显现出可能存在非常弱的结构。然而，当在15%活性物下将少量的HCL加入到4:1w/w的GCC：氧化胺中时，立即获得了透明的强结构化的体系。不希望受理论束缚，认为，在酸性条件下，N-O氨基被质子化以得到阳离子羟基胺，如下面的反应方案中所示，并且该物种看上去促进了纳米液滴的形成。

这些结果表明如下可为可能的：在形成固体分散体后形成结构化体系。例如，可将固体颗粒分散在StepanMild®GCC和氧化胺的中性含水混合物中，可去除任何夹带的空气，然后用酸将该分散体酸化以形成结构化体系。

现在以如此充分、清晰和简洁的术语描述本技术，使得其所属领域的技术人员能够实践本技术。应理解，上述内容描述了本技术的优选的实施方式，并且可在不脱离所附权利要求中阐述的本技术的精神或范围的情况下在其中其进行改变。此外，提供的实施例并非穷尽的，而是说明落入权利要求范围内的几种实施方式。

Claims (24)

1.具有屈服点并且能够使固体、液体或气体颗粒悬浮的结构化含水体系，该结构化含水体系包括：

(a) 2重量%至50重量%的至少一种水溶性两亲物和至少一种非水溶性的羟基封端的两亲物的混合物，基于结构化含水体系的重量，其中至少一种水溶性两亲物是助水溶物，该助水溶物包括至少一个极性头基团和相对于每个极性头基团具有6至11个碳原子的亲脂性尾基团，和

(b) 补足至总的100%的结构化含水体系的水。

2.根据权利要求1的结构化含水体系，其中至少一种水溶性两亲物和至少一种非水溶性两亲物以结构化含水体系的10重量%至30重量%的总量存在。

3.根据权利要求1或2的结构化含水体系，其中非水溶性两亲物具有含6至11个碳原子的疏水性尾部。

4.根据权利要求1至3中任一项的结构化含水体系，其中助水溶物选自甲苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠、异丙苯磺酸钠、辛基硫酸盐、辛酸三乙醇胺、吗啉辛酸盐、磺化油酸和磷酸二-(C4-C18)-烷基酯。

5.根据权利要求1至4中任一项的结构化含水体系，其中非水溶性两亲物包括至少一个另外的羟基。

6.根据权利要求1至5中任一项的结构化含水体系，其中非水溶性两亲物选自1-辛醇、辛酸、1,2-辛二醇、乙基己基甘油和甘油辛酸酯/癸酸酯。

7.根据权利要求1至6中任一项的结构化含水体系，其中非水溶性两亲物与助水溶物的重量比在1:1至4:1的范围内。

8.根据权利要求1至7中任一项的结构化含水体系，其中结构化含水体系具有在约11至约13的范围内的总HLB值。

9.根据权利要求1至8中任一项的结构化含水体系，其中结构化含水体系还包括稳定地悬浮在结构化含水体系内的固体颗粒、液滴或气泡。

10.根据权利要求9的结构化含水体系，其中固体颗粒是石墨烯。

11.根据权利要求9或10的结构化含水体系，其中固体颗粒占结构化含水体系的至多60重量%。

12.组合物，包括：

(a) 结构化含水体系，其包括水和2重量%至50重量%的至少一种水溶性两亲物和至少一种羟基封端的非水溶性两亲物的混合物，基于结构化含水体系的重量，其中至少一种水溶性两亲物是助水溶物，该助水溶物包括至少一个极性头基团和相对于每个极性头基团具有6至11个碳原子的亲脂性尾基团，和

(b) 悬浮在结构化含水体系中的固体、液体或气体颗粒中的至少一种。

13.根据权利要求12的组合物，其中至少一种水溶性两亲物和至少一种非水溶性两亲物以结构化含水体系的10重量%至30重量%的总量存在。

14.根据权利要求12或13的组合物，其中非水溶性两亲物具有含6至11个碳原子的疏水性尾部。

15.根据权利要求12至14中任一项的组合物，其中助水溶物选自甲苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠、异丙苯磺酸钠、辛基硫酸盐、辛酸三乙醇胺、吗啉辛酸盐、磺化油酸和磷酸二-(C4-C18)-烷基酯。

16.根据权利要求12至15中任一项的组合物，其中非水溶性两亲物包括至少一个另外的羟基。

17.根据权利要求12至16中任一项的组合物，其中非水溶性两亲物选自1-辛醇、辛酸、1,2-辛二醇、乙基己基甘油和甘油辛酸酯/癸酸酯。

18.根据权利要求12至17中任一项的组合物，其中悬浮在结构化含水体系中的固体颗粒占组合物的约0.5重量%至约60重量%。

19.根据权利要求12至18中任一项的组合物，其中悬浮在结构化含水体系中的固体颗粒是石墨烯颗粒。

20.制备稳定的石墨烯分散体的方法，包括：

(a) 形成结构化含水体系，其包括水和2重量%至50重量%的至少一种水溶性两亲物和至少一种羟基封端的非水溶性两亲物的混合物，基于结构化含水体系的重量，其中至少一种水溶性两亲物是助水溶物，该助水溶物包括至少一个极性头基团和相对于每个极性头基团具有6至11个碳原子的亲脂性尾基团；和

(b) 将石墨烯颗粒悬浮在结构化含水体系中以形成稳定的石墨烯分散体。

21.根据权利要求20的方法，其中石墨烯分散体包括至多60重量%的石墨烯。

22.根据权利要求20或21的方法，其中将石墨烯颗粒与助水溶物和水混合以形成均匀的混合物，并且将非水溶性两亲物加入混合物中以形成结构化含水体系。

23.根据权利要求20至22中任一项的方法，其中将非水溶性两亲物和助水溶物预混以形成浓缩物，并且用水稀释浓缩物以形成结构化含水体系。

24.根据权利要求20至23中任一项的方法，其中石墨烯分散体中的石墨烯在室温下至少3周不沉降。