第十二章、表面活性剂理论ppt课件

1、第十二章、表面活性剂理论第一节、表面活性剂的溶液1.亲水基和亲油基：表面活性剂分子是由亲水基和亲油基两部分构成的。如十二烷基硫酸钠，亲水基为-SO4Na部分，是极性基团并具有较强的亲水性，亲油基是分子中烃基部分。2.定向排列：表面活性剂溶于水后，其分子在水面上呈有序排列，亲水基朝向水相，亲油基则深入油相，其结果是引起界面性质变化。3.胶束形成：表面活性剂溶于水后，当达到一定浓度，则会形成胶束。第二节、乳化作用一、乳状液的概念：两种互不相溶的两相，如油相和水相，其中一相以微小粒子液滴获液晶分散在另一相中所形成的体系称为乳状液，也称乳化体。 在乳化液中以微小粒子或液滴形式存在的那一相称为分散相，或

2、称为内相；而包围在它外面的液体称为分散介质，或称为外相、连续相。 将水与油混合，形成两种类型乳状液。一种是油分散在水中，油是分散相、内相，水是分散介质或连续相，形成的是水包油型乳状液，可表示为油/水O/W），如牛奶、豆浆等；另一类正相反，则为水/油W/O），如人造奶油等。 一般乳状液的外观常是乳白色不透明的液体，这种外观现象与分散相颗粒的大小密切相关。微粒大小um) 外观 微粒大小(um)- 外观1.0 乳白色 0.1-0.05 乳白色半透明1.0-0.1 蓝白色 0.05 透明 当分散相微粒直径大于入射光的波长时，主要发生光的反射，表现为不透明；当分散相微粒直径小于入射光的波长时，则发生光的

3、散射或透射，而呈现半透明或透明。 颗粒大小对产品的外观非常重要。工业上加入乳化剂表面活性剂并使用机械进行搅拌，使其达到乳化目的。二、乳化液类型鉴别方法鉴别乳化液的类型油/水，还是水/油1.稀释法：将乳状液置于玻璃上，然后滴加水，能与水相混合溶的，为油/水型，否则为水/油型。2.染色法：加入由性染料苏丹红，振摇，若整个乳状液呈红色，则为水/油型。若分散相液滴呈红色，则为油/水型3.电导法：灯亮，电导大，是油/水型。4.滤纸过滤法：滴于滤纸上，若液体很快展开，则是油/水型。5.荧光法：在荧光显微镜下，观察乳状液，整个乳状液都发出荧光的为水/油型；只有一些小点发出荧光的为油/水型。因为有机物表面活性

4、剂大多显荧光，水无荧光。三、乳状液的稳定性 油和水在表面活性剂即乳化剂的作用下可制得相对稳定的乳状液。尽管如此，乳状液仍然是热力学不稳定体系，具有较大的界面能，且液珠有着聚结的趋势等。为了使制得的乳状液具有较好的稳定性，应从选择适宜的乳化剂、降低界面张力、增加界面膜的强度等因素来考虑。1.依据乳状液类型选择乳化剂：制备油/水型乳状液，一般选用在乳状液的水相中溶解度较大的乳化剂，通常多为低价的离子型表面活性剂。由于离子型表面活性剂分子在界面定向吸附时，极性基团朝向水，非极性基团伸向油相，是分散的油相液珠表面带电，同种电荷排斥，而使分散体系稳定。 制备水/油型乳状液，要求乳化剂在分散介质油相中的溶

5、解度好，通常多为非离子型表面活性剂，或高价的阴离子表面活性剂也有利于水/油型。由于非离子在水相表面通过氢键形成一层界面膜，降低界面张力，而使水相的液珠不易聚集，使体系稳定。2.界面膜的形成：因为乳化剂的加入，降低了表面张力，同时因为乳化剂定向排列而形成界面膜。界面膜可保华分散相液珠不易相互碰撞而发生聚结。混合乳化剂的使用对形成界面膜有利。离子型表面活性剂加入极性有机物油溶性），如脂肪醇、脂肪胺及脂肪酸等，使乳化剂稳定，这类物质叫做助乳化剂。3.分散相液电荷：分散相电荷的存在，增加乳状液的稳定性。4.分散介质黏度：分散介质黏度大，可使分散的液珠运动受阻，减缓业主之间的碰撞，不易发生聚结，使乳状液

6、稳定。一般加入高分子聚合物可使分散介质黏度增大，还对液珠表面形成坚硬界面膜有利，也可提高乳状液稳定性。蜂蜡、CMC四、乳状液的三种不稳定形式1.分层：乳状液中由于上下部分出现分散相的浓度差的现象，称为乳状液的分层。如牛奶上层含脂肪量增加。密度黏度 速度 r半径，Stokes定律2.变型：有一种型式变为另一种型式，如油/水变为水/油，也叫做转相内外相互变）。3.破乳：指乳液完全破坏，造成油水两相分离。温度、搅拌、稀释、加入电解质等可促使破乳。另外，酸败、氧化都有不利影响。 以上过程，可以单独发生，也可同时出现，是化妆品应该避免的。2gr2(1-2)9=第三节、乳化剂的选择*一、HLB值的意义乳化

7、剂分子结构中具有亲水基和亲油基，他们在乳化的过程中对于形成乳状液类型起什么作用，人们一直试图回答这个问题。葛利芬Griffin)首先提出HLB的概念：HLB是分子中亲水和亲油的两个相反基团的大小和作用的平衡表示。简单说，HLB表示亲水亲油的平衡hydrophlile lipophile balance)。实际上，HLB值是由分子的化学结构、极性强弱或分子中的水和作用决定的。HLB值高表示它的亲水性强，反之，则表示亲油性强。通过它的大小，可以预测乳化剂的性能、作用等。HLB制的范围及其应用HLB值的范围 运用 HLB值 运用1.5-3.0 消泡剂 8-18 油/水型乳化剂3-6 水/油性乳化剂

8、13-15 洗涤剂7-9 润湿剂 15-18 增熔剂由上述所知， HLB值3-6适于作水/油性乳化剂 ； 8-18适于作油/水型乳化剂。人们习惯上，把HLB值分成20个单位。高亲水，低亲油。二、HLB值的计算1。按照分子基团的结构来计算将乳化剂分子结构分解为一些基团，根据每个基团对HLB值的贡献大小可分正负来计算HLB值。亲水基团 基团数值 亲水基团 数值-SO3Na 38.7 -O- 1.3-COOK 21.1 -OH 0.5-COONa 19.1 -(CH2CH2O)- 0.33 9.4 -CH3 -0.475-COO- 6.8 -CH2- -0.475 -COO-游离 2.4 -CH-

9、-0.475-COOH 2.1 -(CH2CH2CH2O)- -0.15-OH 1.9N公式:HLB=亲水基团数值+亲油基团+7例子：油酸十八碳烯酸钠，甲基、次甲基、烯碳皆为-0.475，羧酸钠为19.1，代入公式：HLB=19.1-17（-0.475）+7=18月桂醇硫酸钠十二醇硫酸酯钠）HLB=38.7-12 0.475+7=402.按亲水-亲油基团的质量分数计算（1多元醇的脂肪酸酯经验公式HLB=201-S/A）S为酯皂化值A为脂肪酸的酸酯一般是测出来的）如：单硬脂酸甘油脂S为161，A为198HLB=201-161/198）=3.8（2难以测得皂化值的脂肪酸酯HLB=（E+P）/5E为

10、氧化乙烯的质量分数%，P为多元醇的质量分数%如：某种聚氧乙烯失水山梨醇羊毛酸酯，其含氧化乙烯65.1%，多元醇为6.7%，那么HLB=（65.1+6.7)/5=14.4（3聚氧乙烯与脂肪醇缩合物HLB=E/5 E为分子中亲水基氧化乙烯质量占分子总质量的比值如：聚氧乙烯10十六醇醚 C16H33O(CH2CH2O)10HE=4410/（4410+242）=64.5HLB=64.5/5=12.9在化妆品中，常用两种或两种以上乳化剂，HLB值的计算 HLB=WAWBHLBAWAHLBA+WB常用乳化剂的HLB值化学名称 商品名 HLB失水山梨醇三油酸酯 Span85 1.8失水山梨醇三硬脂酸酯 Span65 2.1失水山梨醇单油酸酯 Span80 4.3失水山梨醇单硬脂酸酯 Span60 4.7单硬脂酸甘油酯 Aldo28 3.8-5.5失水山梨醇单棕榈酸酯 Span40 6.7失水山梨