表面活性剂(第三章)

1、（表面活性剂表面活性剂功能功能及应用）及应用） Chapter 3. Function 液液界面膜的乳化剂分子液液界面膜的乳化剂分子 Reduces the interfacial tension markedly; 明显减少界面张力明显减少界面张力 Decreases the rate of coalescence of the dispersed liquid particles by forming mechanical and/or electrical barriers around them. 固体粉末的加入固体粉末的加入 （1）Factors affecting the emul

2、sion stability 影响稳定的因素影响稳定的因素 A-Physical nature of the interfacial film resulting from the adsorbed surfactants: 吸附层吸附层 界面膜的属性界面膜的属性 B-Existence of an electrical or steric barrier to coalescence on the dispersed droplets: 界面电荷界面电荷 C-Viscosity of the continuous phase: 连续相的粘度连续相的粘度 D-Size distribution

3、 of droplets: 液滴的大小液滴的大小 E-Phase volume ratio:相体积比例相体积比例 F-Temperature: 温度温度 （2）Inversion of Emulsions Emulsions may be converted from w/o into o/w and vice versa by varying some of the conditions: AThe order of addition of the phases BThe nature of the emulsifier CThe phase volume ratio DThe temper

4、ature EOther additives There are only some general guidelines that may be of helpful in selecting surfactants as emulsifying agents: 乳化剂选择依据乳化剂选择依据 The HLB Method The PIT method 乳状液的破乳乳状液的破乳 乳液破坏形式：分层、变型、破乳乳液破坏形式：分层、变型、破乳 破乳的方法：机械法、物理法、化学法破乳的方法：机械法、物理法、化学法 破乳的原理：顶替作用、润湿作用、絮凝破乳的原理：顶替作用、润湿作用、絮凝-聚聚 结作用

5、、破坏界面膜结作用、破坏界面膜 乳化和破乳的应用乳化和破乳的应用 在农药中的应用在农药中的应用 在金属加工中的应用在金属加工中的应用 在化妆品中的应用在化妆品中的应用 乳化沥青乳化沥青 在原有开采中的应用在原有开采中的应用 Wetting And Its Modification By Surfactant 润湿功能润湿功能 1. Conception And Definition of Wetting （1）Wetting is the replacement of a surface of one fluid by another. 一种流体被另一种流体从固体表面或固液界面所一种流体被另一

6、种流体从固体表面或固液界面所 取代的过程取代的过程 （2）Types of wetting A-The Spreading wetting （铺展）（铺展） 气气-固界面被固固界面被固-液界面代替的过程液界面代替的过程 B-Adhesional wetting （沾湿）（沾湿） 当液体与固体接触后，将液当液体与固体接触后，将液-气和固气和固-气界面变为气界面变为 固固-液界面的过程。粘附功液界面的过程。粘附功WSL可用来衡量液体与可用来衡量液体与 固体结合的牢度程度。固体结合的牢度程度。 C-Immersional wetting （浸湿）（浸湿） 固体浸入液体中的过程，其实质是固固体浸入液体

7、中的过程，其实质是固-气界面气界面 被固被固-液界面所代替。液界面所代替。 非孔性固体表面的完全浸湿：固非孔性固体表面的完全浸湿：固-气界面完全被气界面完全被 固固-液界面所代替，而液体表面在浸湿过程中无变化。液界面所代替，而液体表面在浸湿过程中无变化。 非孔性固体表面的部分浸湿：体系的固非孔性固体表面的部分浸湿：体系的固- -气界面被固气界面被固- -液界液界 面部分取代的过程。面部分取代的过程。 多孔性固体表面的浸湿：它的浸湿过程称之为渗透过程，多孔性固体表面的浸湿：它的浸湿过程称之为渗透过程， 可与毛细现象联系在一起，当固体表面为高能表面时有利可与毛细现象联系在一起，当固体表面为高能表面

8、时有利 于渗透过程的进行，另一方面当于渗透过程的进行，另一方面当SLSL小时，渗透过程也容小时，渗透过程也容 易进行。易进行。 杨氏方程杨氏方程 液体对固体的润湿作用液体对固体的润湿作用 在等温等压条件下，在等温等压条件下，单位面积的液面与固体单位面积的液面与固体 表面粘附时对外所作的最大功称为粘附功表面粘附时对外所作的最大功称为粘附功 ( (WORK OF ADHESION) )，它是液体能否润它是液体能否润 湿固体的一种量度。粘附功越大，液体越能润湿湿固体的一种量度。粘附功越大，液体越能润湿 固体，液固体，液- -固结合得越牢。固结合得越牢。 在粘附过程中，消失了单位液体表面和固体 表面，

9、产生了单位液-固界面。粘附功就等于这个 过程表面吉布斯自由能变化值的负值。 al sg lg-s ()WG 接触角的示意图：接触角的示意图： 在气、液、固三相交界点，气在气、液、固三相交界点，气- -液与液液与液- -固界固界 面张力之间的夹角称为接触角，通常用面张力之间的夹角称为接触角，通常用q q表示。表示。 在气、液、固三相交界点，气在气、液、固三相交界点，气- -液与气液与气- -固界固界 面张力之间的夹角称为接触角，通常用面张力之间的夹角称为接触角，通常用q q表示。表示。 g- l s - lg- s cos q 若接触角大于若接触角大于90，说明液体不能润湿固体，说明液体不能润湿

10、固体， 如汞在玻璃表面；如汞在玻璃表面； 若接触角小于若接触角小于90，液体能润湿固体，如水，液体能润湿固体，如水 在洁净的玻璃表面。在洁净的玻璃表面。 接触角的大小可以用实验接触角的大小可以用实验 测量，也可以用公式计算：测量，也可以用公式计算： 接触角接触角CONTACT ANGLE 等温、等压条件下，单位面积的液固界等温、等压条件下，单位面积的液固界 面取代了单位面积的气固界面并产生了单面取代了单位面积的气固界面并产生了单 位面积的气液界面，这过程表面自由能变位面积的气液界面，这过程表面自由能变 化值的负值称为铺展系数，用化值的负值称为铺展系数，用S表示。若表示。若 S0 0，说明液体可

11、以在固体表面自动铺展。，说明液体可以在固体表面自动铺展。 l-sl-gs-g ()SG 铺展系数铺展系数 SPREDING COEFFICIENT 2. 表面活性剂的润湿作用表面活性剂的润湿作用 （1）在固体表面发生定向吸附）在固体表面发生定向吸附 When the substrate is a solid, the spreading coefficient must be evaluated by indirect means. This involves measuring the contact angle the substrate makes with the liquid in

12、question. （2 2）提高液体的润湿能力）提高液体的润湿能力 （3）润湿剂）润湿剂 A分子结构分子结构 B性质性质 （3）润湿剂）润湿剂 阴离子润湿剂阴离子润湿剂 （3）润湿剂）润湿剂 非离子润湿剂非离子润湿剂 表面活性剂在润湿方面的应用表面活性剂在润湿方面的应用 （1 1）矿物的泡沫浮选）矿物的泡沫浮选 表面活性剂在润湿方面的应用表面活性剂在润湿方面的应用 （2 2）金属的防锈与缓蚀）金属的防锈与缓蚀 表面活性剂在润湿方面的应用表面活性剂在润湿方面的应用 （2 2）金属的防锈与缓蚀）金属的防锈与缓蚀 表面活性剂在润湿方面的应用表面活性剂在润湿方面的应用 （3 3）织物的防水防油处理）

13、织物的防水防油处理 防水剂防水剂ZelanZelan与纤维素纤维的羟基反应生成醚键与纤维素纤维的羟基反应生成醚键 永久性防水效果永久性防水效果 防油处理：碳氟表面活性剂，不易被油润湿防油处理：碳氟表面活性剂，不易被油润湿 1,1-1,1-二氢全氟烷基聚丙烯酸酯二氢全氟烷基聚丙烯酸酯 表面活性剂在润湿方面的应用表面活性剂在润湿方面的应用 （4 4）在农药中的应用）在农药中的应用 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 （1 1）泡沫的形成及其稳定性）泡沫的形成及其稳定性 Laplace公式公式 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 影响泡沫稳定性因素：表面张力、界面膜、表面影响泡沫稳定性因素：表面

14、张力、界面膜、表面 张力修复作用、表面电荷、泡内气体扩散张力修复作用、表面电荷、泡内气体扩散 表面张力修复作用表面张力修复作用 泡内气体扩散泡内气体扩散 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 （2 2）表面活性剂的起泡和稳泡作用）表面活性剂的起泡和稳泡作用 泡沫的形成：泡沫的形成： 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 （2 2）表面活性剂的起泡和稳泡作用）表面活性剂的起泡和稳泡作用 常用起泡剂的种类和结构：常用起泡剂的种类和结构： 羧酸盐类：羧酸盐类：脂肪酸盐、脂肪醇聚氧乙烯羧酸钠、邻苯二脂肪酸盐、脂肪醇聚氧乙烯羧酸钠、邻苯二 甲酸单脂肪酸酯钠盐甲酸单脂肪酸酯钠盐 硫酸盐类：硫酸盐类：烷基硫

15、酸盐、脂肪醇聚氧乙烯硫酸钠、烷基烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯硫酸钠、烷基 酚聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基硫酸乙醇胺盐酚聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基硫酸乙醇胺盐 磺酸盐类：磺酸盐类：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸钠烷基磺酸盐、烷基苯磺酸钠 琥珀酸单酯磺酸钠：琥珀酸单酯磺酸钠：N-N-脂肪酰基乙醇胺琥珀酸单酯磺脂肪酰基乙醇胺琥珀酸单酯磺 酸二钠、脂肪酰基琥珀酸单酯磺酸二钠、脂肪醇聚氧酸二钠、脂肪酰基琥珀酸单酯磺酸二钠、脂肪醇聚氧 乙烯醚琥珀酸单酯铵盐磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚单乙烯醚琥珀酸单酯铵盐磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚单 琥珀酰胺磺酸二钠琥珀酰胺磺酸二钠 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 （2 2）表面活性剂稳泡作

16、用）表面活性剂稳泡作用 常用稳泡剂的种类：天然化合物常用稳泡剂的种类：天然化合物 高分子化合物高分子化合物 合成表面活性剂合成表面活性剂 脂肪酸乙醇胺脂肪酸乙醇胺 脂肪酸二乙醇胺脂肪酸二乙醇胺 聚氧乙烯脂肪醇酰胺聚氧乙烯脂肪醇酰胺 氧化烷基二甲基胺氧化烷基二甲基胺 烷基葡萄糖苷烷基葡萄糖苷 烷基酰胺烷基酰胺 烷基苯磺酰二乙醇胺烷基苯磺酰二乙醇胺 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 （3 3）表面活性剂的消泡作用）表面活性剂的消泡作用 泡沫的消除机理：泡沫的消除机理： 使液膜局部表面张力降低使液膜局部表面张力降低 破坏界面膜弹性使液膜失去自修复作用破坏界面膜弹性使液膜失去自修复作用 降低液膜黏

17、度降低液膜黏度 固体颗粒的消泡作用固体颗粒的消泡作用 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 常用消泡剂：常用消泡剂： 天然油脂和矿物油：棉籽油、蓖麻油椰子油、天然油脂和矿物油：棉籽油、蓖麻油椰子油、 牛油等牛油等 固体颗粒：二氧化硅、膨润土、硅藻土、滑固体颗粒：二氧化硅、膨润土、硅藻土、滑 石粉等石粉等 合成表面活性剂：非离子表面活性剂，多元合成表面活性剂：非离子表面活性剂，多元 醇型、脂肪酸酯型、聚醚型和含硅表面活性剂醇型、脂肪酸酯型、聚醚型和含硅表面活性剂 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 起泡和消泡的应用：起泡和消泡的应用： 起泡作用在灭火中的应用起泡作用在灭火中的应用 蛋白质灭火剂

18、蛋白质灭火剂 合成表面活性剂灭火剂合成表面活性剂灭火剂 起泡作用在原油开采中的应用起泡作用在原油开采中的应用 泡沫钻井液、泡沫压裂液泡沫钻井液、泡沫压裂液 泡沫驱油剂、泡沫冲砂洗井泡沫驱油剂、泡沫冲砂洗井 4.4.起泡和消泡作用起泡和消泡作用 起泡和消泡的应用：起泡和消泡的应用： 消泡作用在发酵工业中的应用消泡作用在发酵工业中的应用 消泡作用在轻工业中的应用：消泡作用在轻工业中的应用： 5.5.洗涤和去污作用洗涤和去污作用 洗涤的过程：洗涤的过程： 洗涤剂的作用：降低表面张力洗涤剂的作用：降低表面张力润湿性润湿性 对油污的分散和悬浮作用对油污的分散和悬浮作用 （1 1）液体油污的去除）液体油污

19、的去除 液体油污的去除主要是依靠洗涤液对固体表面的液体油污的去除主要是依靠洗涤液对固体表面的 优先润湿，通过油污的优先润湿，通过油污的“卷缩卷缩”机理实现的机理实现的 5.5.洗涤和去污作用洗涤和去污作用 （1 1）液体油污的去除）液体油污的去除 杨氏方程：杨氏方程： 5.5.洗涤和去污作用洗涤和去污作用 （2 2）固体油污的去除）固体油污的去除 固体污垢的去除主要是由于固体污垢的去除主要是由于 表面活性剂在固体污垢及表面活性剂在固体污垢及 待洗物体表面的吸附来实待洗物体表面的吸附来实 现的。现的。 分为三个阶段分为三个阶段 5.5.洗涤和去污作用洗涤和去污作用 （2 2）固体油污的去除）固体油污的去除 表面活性剂所起的作用表面活性剂所起的作用 5.5.洗涤