表面活性剂化学复习

1、 表面活性剂化学Surfactant Chemistry2第一章概论第一章概论. .表面活性剂定义表面活性剂定义凡是在低浓度下吸附于体系的两相界面上，改变界面性质，并显著降低界面能（界面张力），并通过改变界面状态，从而产生润湿与反润湿，乳化与破乳，起泡与消泡，以及在较高浓度下产生增溶的物质称为表面活性剂。3.2.2表面活性剂的结构特点表面活性剂的结构特点4. .表面活性剂的分类表面活性剂的分类1.3.11.3.1按亲水基分类按亲水基分类. .51.3.31.3.3按相对分子质量分类按相对分子质量分类6）GriffinGriffin法法 适用于聚氧乙烯基非离子表面活性剂HLB值的计算。1.4.2

2、.HLB1.4.2.HLB计算计算7壬基酚聚氧乙烯醚 C9H19C6H4O(CH2CH2O)10H亲水基重： O-(CH2CH2O)10H457亲油基重： C9H19-C6H4-203457203457HLB=13.96=13.96Example:82)2)基团法（基团法（DavisDavis法）法） HLB7+(基团的HLB数)C12H25SO3Na的HLB值：3 .1211)475. 0(127HLBExample:9.BABBAAWWHLBWHLBWHLB 含30Span80(HLB4.3)和70Tween80(HLB15)的混合乳化剂的HLB值： HLB0.304.3十0.7015.0

3、1.81.4.3混合表面活性剂混合表面活性剂Example:10C12H25SO3NaC12H25SO3- Na+2.12.1阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂此类表面活性剂在水中解离出表面活性阴离子。此类表面活性剂在水中解离出表面活性阴离子。1.性质性质Example：第二章表面活性剂分类第二章表面活性剂分类11 在水中离解出表面活性正离子，称之为在水中离解出表面活性正离子，称之为“逆性皂逆性皂”。2.22.2阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂在通常情况下，不适于作洗涤剂，但它广泛用于杀在通常情况下，不适于作洗涤剂，但它广泛用于杀菌、防粘土膨胀、破乳、缓蚀以及矿物浮选等。菌、防粘土膨胀、破乳、缓

4、蚀以及矿物浮选等。12C12H25NCH3CH3CH3 ClC12H25NCH3CH3CH3+Cl- 这类表面活性剂通常是那些具有表面活性的含氮化这类表面活性剂通常是那些具有表面活性的含氮化合物，即有机胺衍生出来的盐类，它们在水中能解离出合物，即有机胺衍生出来的盐类，它们在水中能解离出表面活性阳离子。表面活性阳离子。2.2.12.2.1阳离子表面活性剂的特点阳离子表面活性剂的特点13定义：定义：两性表面活性剂两性表面活性剂(Amphoteric Surfactants)(Amphoteric Surfactants)是是指同时携带正负两种离子电荷的表面活性剂，即它指同时携带正负两种离子电荷的表

5、面活性剂，即它的表面活性离子的亲水基即具有阴离子部分又具有的表面活性离子的亲水基即具有阴离子部分又具有阳离子部分。阳离子部分。2.32.3两性表面活性剂两性表面活性剂特性：特性：毒性很低，生物降解性能好，具有优良毒性很低，生物降解性能好，具有优良的洗涤、乳化、缓蚀、杀菌以及抗静电作用。的洗涤、乳化、缓蚀、杀菌以及抗静电作用。 配物性好。配物性好。14 这类表面活性剂在水溶液中解离出的表面活性这类表面活性剂在水溶液中解离出的表面活性离子是一个既带有阴离子又带有阳离子的两性离子，离子是一个既带有阴离子又带有阳离子的两性离子，而且两性离子随着溶液而且两性离子随着溶液pHpH值的变化而变化。值的变化而

6、变化。2.3.12.3.1两性表面活性剂的特点两性表面活性剂的特点 在强酸中在强酸中 等电点等电点 在强碱中在强碱中（显阳离子性质）（显阳离子性质） （显两性）（显两性） （显阴离子性质）（显阴离子性质）15定义：定义：在水溶液中不解离为离子状态，而是以分子在水溶液中不解离为离子状态，而是以分子或胶束状态存在于溶液中，称为非离子表面活性剂。或胶束状态存在于溶液中，称为非离子表面活性剂。特点：特点：它的亲油基一般是烃链或聚氧丙烯链，亲水它的亲油基一般是烃链或聚氧丙烯链，亲水基大部分是聚氧乙烯、羟基或醚基、酰胺基等。基大部分是聚氧乙烯、羟基或醚基、酰胺基等。非离子表面活性剂产品，大部分呈液态或浆状

7、。非离子表面活性剂产品，大部分呈液态或浆状。2.42.4非离子表面活性剂非离子表面活性剂162.4.52.4.5非离子表面活性剂的性质和应用非离子表面活性剂的性质和应用 浊点的定义：浊点的定义： 含有醚基或酯基的非离子表面活性剂在水中的溶含有醚基或酯基的非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度的升高而降低，开始在较低温度时表面解度随温度的升高而降低，开始在较低温度时表面活性剂溶液呈透明状，当温度升高到活性剂溶液呈透明状，当温度升高到某一温度某一温度时，时，溶液开始变浑浊，溶液开始变浑浊，这一温度称为该表面活性剂的浊这一温度称为该表面活性剂的浊点。点。17非离子表面活性剂具有非离子表面活性剂具有高表

8、面活性高表面活性，其水溶液的表面张，其水溶液的表面张力低，临界胶团浓度亦低于离子型表面活性剂，胶团聚力低，临界胶团浓度亦低于离子型表面活性剂，胶团聚集数大，增溶作用强，并具有良好的乳化能力和洗涤等集数大，增溶作用强，并具有良好的乳化能力和洗涤等作用。作用。非离子表面活性剂不能在水中解离成离子，因此，稳定非离子表面活性剂不能在水中解离成离子，因此，稳定性高，酸、碱、离子对它的影响较小，耐硬水性强。性高，酸、碱、离子对它的影响较小，耐硬水性强。无毒。无毒。性质性质182.5.12.5.1含氟表面活性剂含氟表面活性剂 定义：定义：将碳氢表面活性剂分子碳氢链中的将碳氢表面活性剂分子碳氢链中的氢原子氢原

9、子部部分或全部用分或全部用氟原子氟原子取代，就成为碳氟表面活性剂，取代，就成为碳氟表面活性剂，或称氟表面活性剂。或称氟表面活性剂。 亲油基是亲油基是CFCF链链。例如：例如：CFCF3 3CFCF2 2 CFCF2 2 CFCF2 2 CFCF2 2 CFCF2 2 CFCF2 2COOKCOOK191.1.含氟表面活性剂的性质含氟表面活性剂的性质 “三高三高”、“两憎两憎”， 高表面活性高表面活性高耐热稳定性高耐热稳定性高化学稳定性高化学稳定性含氟烃基含氟烃基既憎水既憎水又憎油又憎油202.6高分子表面活性剂高分子表面活性剂定义：定义： 高分子表面活性剂通常指分子量大于高分子表面活性剂通常指

10、分子量大于1000010000，具有表面活性的物质。具有表面活性的物质。掌握要点：表面活性剂的概念、结构特征、分类和各类结构特点、F表面活性剂的特点、计算HLB22第三章表面活性剂在界面的上的吸附第三章表面活性剂在界面的上的吸附TCRTC)(22) 1 (23.1Gibbs公式公式若单位是dyn.cm-1(erg.cm- 2)，R的单位是8.31107erg.mol-1.K-1，单位是mol.cm-2；若单位是mN.m-1(mJ.m-2)，R的单位是8.31J.mol-1.K-1，单位是mol.m-223例：25,一种乙醇水溶液的表面张力与浓度的关系=72-0.5C+0.2C2计算浓度为0.5

11、mol.L-1时乙醇溶液的表面吸附量？解：根据已知条件：dCd-0.5+0.22C-0.5+0.220.5-0.3TCRTC)(22) 1 (2)3 . 0(2981031. 85 . 07=6.010-12(mol.cm-2)242.低表面能固体和高表面能固体低表面能固体和高表面能固体表面能小于表面能小于100mJ/m100mJ/m2 2的固体称为低表面能固体，聚合的固体称为低表面能固体，聚合物和固态有机物。物和固态有机物。无机固体和金属的表面能多大于无机固体和金属的表面能多大于100mJ/m100mJ/m2 2，称为高表，称为高表面能固体。面能固体。253.4.4表面活性剂的吸附对固体表面

12、的影响表面活性剂的吸附对固体表面的影响由于吸附了表面活性剂，固体表面最外层的化学组成发生了变化。1.固体表面的润湿性质固体表面的润湿性质261）表面活性剂疏水基直接吸附于固体表面）表面活性剂疏水基直接吸附于固体表面图图3-43 表面活性剂疏水基直接吸附于固体上表面活性剂疏水基直接吸附于固体上27图图3-44 癸基甲基亚砜水溶液在石墨上的接触角癸基甲基亚砜水溶液在石墨上的接触角282）表面活性剂亲水基直接吸附在固体表面上）表面活性剂亲水基直接吸附在固体表面上图图3-45 阴离子表面活性剂在带正电固体阴离子表面活性剂在带正电固体（a）表面正电荷密度大；）表面正电荷密度大； （b）表面正电荷密度小）

13、表面正电荷密度小29图图3-46 辛基酚聚氧乙烯醚（辛基酚聚氧乙烯醚（TX-305）水溶液对石英的接触角）水溶液对石英的接触角 1-在空气中；在空气中；2-在环己烷在环己烷30 利用表面活性剂在固体表面上的吸附即可改善利用表面活性剂在固体表面上的吸附即可改善润湿性润湿性。 能降低高能表面润湿性的表面活性物质很多，常见的有：能降低高能表面润湿性的表面活性物质很多，常见的有：氟表氟表面活性剂，有机硅化合物、高级脂肪酸、重金属皂类及有机铵面活性剂，有机硅化合物、高级脂肪酸、重金属皂类及有机铵盐等，其中硅和氟表面活性剂效果最好。盐等，其中硅和氟表面活性剂效果最好。 同样，表面活性剂在固体表面吸附也可使

14、低能表面变为高能表同样，表面活性剂在固体表面吸附也可使低能表面变为高能表面。面。例如，将聚乙烯、聚四氟乙烯、石蜡等低能表面浸在氢氧例如，将聚乙烯、聚四氟乙烯、石蜡等低能表面浸在氢氧化铁等金属氢氧化物的水溶液化铁等金属氢氧化物的水溶液中，经过一定时问，水合金属氢中，经过一定时问，水合金属氢氧化物在低能表面上发生相当牢固的粘附。干燥后，可提高固氧化物在低能表面上发生相当牢固的粘附。干燥后，可提高固体表面能，使润湿性能也发生了改变。体表面能，使润湿性能也发生了改变。312.改变间体质点在液体中的分散性质改变间体质点在液体中的分散性质 表面活性剂对固体在液体中的分散作用与它表面活性剂对固体在液体中的分

15、散作用与它在固体表面的吸附有密切关系。在固体表面的吸附有密切关系。l如如C C1212H H2525SOSO4 4NaNa、C C1212H H2525NHNH2 2HClHCl等分散剂，分散碳黑时发现，等分散剂，分散碳黑时发现， l如果分散剂浓度较小时，悬浮体的稳定性较差；如果分散剂浓度较小时，悬浮体的稳定性较差；l当浓度达到一定值时当浓度达到一定值时(10mM(10mM15mM15mM以上以上) )，则可得到稳定的，则可得到稳定的悬浮体。悬浮体。l 达到最大稳定度时的浓度与表面活性剂在碳黑上最大达到最大稳定度时的浓度与表面活性剂在碳黑上最大 吸附时的浓度相对应吸附时的浓度相对应( (如图如

16、图3-47)3-47)。32图图3-47 十二胺盐酸盐十二胺盐酸盐-碳黑碳黑-水体系的吸附与分水体系的吸附与分散曲线散曲线333. 保护胶体保护胶体图图3-48 C12H25O(C2H4)6H随随AgI溶胶稳定性的影响溶胶稳定性的影响1-0；2-10-6mol/L；3-10-5 mol/L；4-10-4 mol/ L 复习要点：1非离子表面活性剂的吸附量计算。 2表面活性剂的吸附固体表面的影响35第四章第四章 表面活性剂溶液体相性质表面活性剂溶液体相性质36(a)极稀溶液；极稀溶液；(b)稀溶液；稀溶液；(c)临界胶团浓度的溶液；临界胶团浓度的溶液；(d)大于临界胶团浓度的溶液大于临界胶团浓度

17、的溶液 4.2表面活性剂在溶液中的胶团化作用表面活性剂在溶液中的胶团化作用胶团：表面活性剂分子中的亲油基通过分子间的吸引力胶团：表面活性剂分子中的亲油基通过分子间的吸引力 相互缔合在一齐，而亲水基朝向水中的胶态聚集物。相互缔合在一齐，而亲水基朝向水中的胶态聚集物。临界胶团浓度：临界胶团浓度：形成胶团时的浓度形成胶团时的浓度 (cmc)(cmc)。374.3 4.3 胶团的结构与形状和大小胶团的结构与形状和大小 4.3.14.3.1胶团的结构胶团的结构 图图4-9 4-9 胶团结构示意图胶团结构示意图 a-a-离子表面活性剂胶团；离子表面活性剂胶团；b-b-非离子表面活性剂胶团非离子表面活性剂胶

18、团381.1.离子型表面活性剂胶团的结构离子型表面活性剂胶团的结构离子型表面活性剂胶团离子型表面活性剂胶团的外层包括：的外层包括： 由由表面活性离子的带电表面活性离子的带电基、电性结合的反离子和基、电性结合的反离子和水化水水化水组成的组成的固定层固定层，由由反离子在溶剂中反离子在溶剂中扩散分布扩散分布形成的形成的扩散层扩散层。391)1)胶团的内核胶团的内核 具有一个由疏水的碳氢链构成的类似于具有一个由疏水的碳氢链构成的类似于液态烃的液态烃的内核内核，约，约1 12.8nm2.8nm。 邻近极性基一邻近极性基一CH2CH2一带有一定的极性，其周围仍有一带有一定的极性，其周围仍有形成结构的水分子

19、存在，从而使得胶团内核中有较多形成结构的水分子存在，从而使得胶团内核中有较多的的渗透水渗透水。402）胶团的外壳）胶团的外壳 胶团的外壳是胶团的外壳是指胶团与单体水溶液之间的一层区域。指胶团与单体水溶液之间的一层区域。外壳由胶团双电层的最内层外壳由胶团双电层的最内层sternstern层层( (或固定吸附层或固定吸附层) )组成约组成约0.2nm0.2nm0.3nm0.3nm组成；组成；胶团外壳中不仅有表面活性剂的离子头及固定的一部胶团外壳中不仅有表面活性剂的离子头及固定的一部分反离子，而且由于离子的水化，还包括水化层，胶分反离子，而且由于离子的水化，还包括水化层，胶团的外壳并非一个光滑的面，

20、而是一个团的外壳并非一个光滑的面，而是一个“粗糙粗糙”不平不平的面。的面。413）扩散双电层）扩散双电层离子型表面活性剂胶团为保持其电中性，在胶团外离子型表面活性剂胶团为保持其电中性，在胶团外壳的外部还存在一层由反离子组成的扩散双电层。壳的外部还存在一层由反离子组成的扩散双电层。 扩散双电层的厚度随溶液中离子强度的增加而减少。扩散双电层的厚度随溶液中离子强度的增加而减少。422.非离子型表面活性剂胶团结构非离子型表面活性剂胶团结构非离子表面活性剂胶团非离子表面活性剂胶团 1)1)胶团内核由胶团内核由碳氢链组碳氢链组成类似液态烃的成类似液态烃的内核。内核。2)2)胶团的外壳由胶团的外壳由柔顺的柔

21、顺的聚氧乙烯链及与醚键原子聚氧乙烯链及与醚键原子相结合的水构成，无双电相结合的水构成，无双电层结构层结构。图图412 非离子型表面活性剂胶团模型非离子型表面活性剂胶团模型432.胶团的形状胶团的形状图图4-13 常见胶团的形状常见胶团的形状44表面活性剂溶液中的结构随浓度变化图表面活性剂溶液中的结构随浓度变化图454.7临界胶束浓度性质特点临界胶束浓度性质特点cmccmc愈小，表面活性愈高；愈小，表面活性愈高；cmccmc愈低，改变界面状态起到润湿、乳化、加溶、起愈低，改变界面状态起到润湿、乳化、加溶、起泡、洗涤等作用所需的表面活性剂浓度愈低；泡、洗涤等作用所需的表面活性剂浓度愈低；cmccm

22、c是表面活性剂的是表面活性剂的个重要物理化学参数个重要物理化学参数464.8加溶作用 加溶作用：在水溶液中表面活性剂的存在能使难溶加溶作用：在水溶液中表面活性剂的存在能使难溶于水的有机物的表观溶解度高于纯水中的溶解度，此于水的有机物的表观溶解度高于纯水中的溶解度，此现象叫加溶作用。现象叫加溶作用。 4.8.1加溶的特点1)加溶作用只有表面活性剂浓度明显高于cmc时，才能表现出来。2）加溶作用不同于水溶助长作用 水溶助长作用是使用混合溶剂来增大溶解度，溶液性质得到了改变。 在加溶作用中，表面活性剂的用量很少，溶剂性质无明显改变。3）加溶是均相，是热力学的稳定体系。 乳化作用属热力学上不稳定的多分

23、散体系。 4）加溶不同于一般的溶解 通常的溶解过程会使溶液的依数性，如冰点下降，滲透压等有很大的改变，但碳氢化物被加溶后，对依数性影响很小。 5）加溶作用是自发过程，被加溶物间的化学势加溶后降低，使体系更稳定。6）加溶作用处于平衡态，可以用不同方式达到。494.8.44.8.4增溶的方式增溶的方式 1 1）增溶于胶团内核）增溶于胶团内核 饱和脂肪烃、环烷烃及其它不易极化的有机物一般被增饱和脂肪烃、环烷烃及其它不易极化的有机物一般被增溶于胶团的内核中。溶于胶团的内核中。2 2）增溶于胶团的定向表面活性剂分子之间，形成栅栏结构）增溶于胶团的定向表面活性剂分子之间，形成栅栏结构长链的醇、胺、脂肪酸等

24、极性的难溶有机物穿入胶团的表面长链的醇、胺、脂肪酸等极性的难溶有机物穿入胶团的表面活性剂分子之间形成混合胶团，增溶于胶团栅栏之间。活性剂分子之间形成混合胶团，增溶于胶团栅栏之间。503）增溶于胶团的外壳）增溶于胶团的外壳 一些高分子物质、甘油、蔗糖、某些染料以及既不一些高分子物质、甘油、蔗糖、某些染料以及既不溶于水也不溶于油的小分子极性化合物。溶于水也不溶于油的小分子极性化合物。4 4）增溶于聚氧乙烯链之间）增溶于聚氧乙烯链之间51结论：1）四种加溶方式其加溶量：42132）对于易极化的CH化合物，加溶方式不一定是唯一的。复习要点： 1临界胶团浓度； 2胶团结构； 3加溶作用概念及特点、加溶作

25、用加溶方式 第六章 润湿作用润湿定义润湿定义：从固体表面或固从固体表面或固- -液界面上的一种流体被另一种液液界面上的一种流体被另一种液体置换的过程。体置换的过程。6.1.2杨氏方程SLSVLVcos 沾湿过程就是当液体与固体接触后，将液沾湿过程就是当液体与固体接触后，将液- -气和气和固固- -气界面变为固气界面变为固- -液界面的过程。液界面的过程。 图图6-4 沾湿过程沾湿过程6.2.1沾湿沾湿6.2润湿类型6.2.2浸湿 浸湿是指固体浸入液体中的过程。浸湿是指固体浸入液体中的过程。6.2.3铺展 图图6-8 液体在固体上的铺展液体在固体上的铺展1.液体在固体表面的铺展液体在固体表面的铺

26、展该过程的实质是该过程的实质是以固以固-液界面取代固液界面取代固-气界面，与此同气界面，与此同时，液体表面展开，形成新的气时，液体表面展开，形成新的气-液界面液界面。 1 1）不论何种润湿，均是界面现象，其过程的实质都是）不论何种润湿，均是界面现象，其过程的实质都是界面性质及界面能的变化。界面性质及界面能的变化。2）三种润湿过程自发的条件：）三种润湿过程自发的条件：0) 1(cosLVSLLVSVaW0180沾湿：沾湿： 090, 0cosLVSLSViW浸湿：浸湿：00),1(cosLVLVSLSVS铺展：铺展：同一体系，同一体系，W a WiS。 6.3固体表面的润湿性 无机固体如金属、金

27、属氧化物、硫化物、无机盐等，常被称为高能表面。200-5000mJ.m-2 固体有机物及高聚物的表面能与一般液体不相上下，被称为低能表面。90900 0 p0 p0为负值，与液体渗透的方向相反起阻止为负值，与液体渗透的方向相反起阻止液体的渗透。液体的渗透。900 p0与液体渗透方向同向，有拉动液体渗透与液体渗透方向同向，有拉动液体渗透的作用。的作用。 复习要点： 1Young方程； 2润湿过程； 3固体表面的润湿 4润湿剂的应用原理层次第七章乳状液第七章乳状液乳状液是一个多相分散体系，其中至少有一种液体以液珠的形式均匀地分散于一个不与它混合的液体之中，液珠直径一般大于0.1微米，此种体系皆有一

28、个最低稳定度，这个稳定度可因有表面活性剂或固体粉末而大大增加。定义：分散相：以小液珠形式存在的相叫作分散相或内相，也 称为不连续相。分散介质：把另外的，连成一片的相叫作分散介质或外相，也称为连续相。乳状液分为两种类型：水包油乳状液OW； 油包水乳状液WO。乳状液形成的必要条件：加入乳化剂， 乳化设备。 7.3.2界面膜的性质1乳化剂的分子结构:W/O型乳状液：选用含支链烃基和双键的乳化剂。O/W型乳状液：宜选用分子大的乳化剂。 7.3乳状液的稳定性7.3.1界面张力有效方法就是加入表面活性剂混合乳化剂的特点为：一部分是表面活性剂（水溶性），另一部分是极性有机物(油溶性)。混合乳化剂中的两组分在

29、界面上吸附后即形成“复分物”，定向排列较紧密。界面膜为一复合膜，具有较高的强度。 2乳化剂的结构与性质 图7.4 乳状液油水界面所生的复合物示意图a十六烷基硫酸钠和胆畄醇组成密集复合膜产生极稳定的乳状液b十六烷基硫酸钠和油醇组成稀松复合膜产生不稳定的乳状液 c十六醇和油酸钠组成比较密集复合膜产生中等稳定的乳状液 油溶性极性物与水溶性表面活性剂在油水界面可形成“复合物” 图6.5 油水界面上Span80与Tween40构成复合物的示意图油溶性的表面活性剂与水溶性表面活性剂一起，构成混合乳化剂 应用的原则：用混合乳化剂比单一乳化剂所得到的乳状液更稳定，混合表面活性剂比单一表面活性剂往往优越得多。

30、7.3.3界面电荷：图6.6 O/W乳状液中油珠表面带电示意图非离子表面活性起稳定作用的主要原因是亲水的聚氧乙烯链水化后形成的水化聚乙烯的空间位阻作用，阻止油珠间的聚结而使乳状液稳定。 式中，r-内相液珠半径；1内相的密度； 2外相的密度；代表外相的粘度。 9)(2212rV7.3.4 粘度斯托克斯的沉降速度公式： 液珠的运动速度越慢液珠间的碰撞的机率减少有利于乳状液的稳定。 界面膜的形成与界面膜的强度是乳状液稳定性最主要的影响因素。 a选择合适的乳化剂，使乳状液液滴的界面吸附膜有较好的机械强度和韧性； b选择乳化剂和调节离子强度，使乳状液表面形成扩散双电层； c合适的乳化方法，提高乳化设备对

31、液体的分散效力； d利用增调剂，提高分散介质的粘度并尽可能增加界面膜的强免尽量减少两相的比重差，防止由于重力作用而产全的乳折。乳状液稳定性的测量方法：静置试验；高温静电试验，冻融试验； 离心分离，粒度分布；电导率测定等。 乳状液稳定的方法通常有：7.4乳化剂对乳化剂的最关键的要求是： 乳化剂必须吸附或富集在两相之间的界面上，即界面张力降低； 乳化剂必须赋予粒子以电荷，使粒子间产生静电斥力，或者在粒子周围形成一种稳定的、粘度特高的或甚至是固体的保护层。 7.6乳状液的不稳定性及破乳乳状液的不稳定性表现为变型、分层、絮凝或聚集和聚结(破乳) 图7-11乳状液不稳定的几种形式【30】（a）聚结；（b

32、）破乳；（c）絮凝或聚结；（d）分层微乳状液的组成：油、水、表面活性剂、助表面活性剂特点：微乳状液稳定性很高。7.9 微乳状液微乳状液：当油和水与大量离子表面活性剂并有相当大量的的极性有机物存在时，可得到透明成近似透明的“乳状液”，其分散液滴小于0.1微米，甚至小到数十个埃，这种分散体系为微乳状液。7.9.1微乳液的类型 图7-24 微乳状液类型示意图(a)WO型微乳液；(b)OW型微乳液；(c)双连续相 OW型、WO型和双连续型。微乳状液液珠非常小一般在1020nm ，其外观呈灰色半透明或透明。导电性，OW型的微乳液导电性较好，WO型的导电性较差。具有很高的稳定性，是热力学上的稳定体系。微乳

33、状液还可以与一定量的水或油混溶。 7.9.2性质 体系性质 乳状液微乳液胶团溶液分散度粗分散体系，质点0.1um，显微镜可见，质点不均匀质点010.01um，显微镜不可见，质点均匀胶团大小cmc即可与 水 ，油 的 混溶性O/W与水溶W/O与油溶与油、水在一定范围内可混溶未达到加容量时，可溶解油和水 表7-10 乳状液、微乳液和胶团溶液的性能比较1乳状液的稳定性2乳状液和微乳液的性质泡沫:以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚集物。起泡剂：起泡好的物质称为起泡剂。稳泡剂：在表面活性剂配方中加入增加泡沫稳定性的物质。 第八章泡沫分散体系8.1.18.1.1泡沫的分类泡沫的分类 8.1泡沫性质 图8

34、.1 气泡、气泡分散体、泡沫1 1）寿命）寿命 “短暂泡沫短暂泡沫”和和“持久性泡沫持久性泡沫”。 2 2）产生泡沫的力和破泡力之间的平衡）产生泡沫的力和破泡力之间的平衡 “不稳定性泡沫不稳定性泡沫”和和“稳定性泡沫稳定性泡沫”。3 3）聚集状态）聚集状态 液多气少的液多气少的“气泡分散体气泡分散体”和气多液少的和气多液少的“泡沫泡沫”。 8.1.2 8.1.2泡沫产生的条件泡沫产生的条件 1. 1.气液接触气液接触 2.发泡速度高于破泡速度8.1.38.1.3泡沫的破坏机制泡沫的破坏机制 1.1.泡沫液膜的排液变薄泡沫液膜的排液变薄 2.2.气泡内气体的扩散气泡内气体的扩散 1. 1.泡沫液

35、膜的排液变薄泡沫液膜的排液变薄A A重力排液重力排液 在地心引力作用下液膜就会产生向下的排液现象，使液膜变薄。B表面张力排液图73 Plateau边界小气泡内的压力大于大气泡内的压力.2）气泡内气体的扩散8.28.2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图7.4 泡沫生成模式图 8.38.3泡沫稳定的因素泡沫稳定的因素泡沫的稳定性主要取决于排液快慢和液膜的强度。泡沫的稳定性主要取决于排液快慢和液膜的强度。1 1）表面张力）表面张力液体的表面张力低液体的表面张力低，有利于泡沫的形成，生成相同的泡沫，外界对体系作功较少，体系能量的增加亦较少。 液体表面张力不是泡沫稳定性的决定因素液体

36、表面张力不是泡沫稳定性的决定因素。2 2）表面活性剂的自修复作用）表面活性剂的自修复作用 在泡休液膜受到外力外力冲击时，有使液膜厚度恢复，使液膜强度恢复的作用，Gibbs-Marangoni效应。 Marangoni效应 图7-5 表面活性剂的自修复作用 Gibbs弹性 GibbsGibbs弹性：弹性：通过收缩使该处表面活性剂浓度恢复并且阻碍液膜的排液流失。表面吸附分子的迁移表面吸附分子的迁移 第一种过程自低表面张力区迁移至高表面张力区。第一种过程自低表面张力区迁移至高表面张力区。第二种过程是溶液中的表面活性剂分子吸附至表面，恢复第二种过程是溶液中的表面活性剂分子吸附至表面，恢复表面分子的密度

37、，使受到冲击液膜的表面张力恢复到原表面分子的密度，使受到冲击液膜的表面张力恢复到原来的值。来的值。例例1 1：醇类水溶液：醇类水溶液例例2 2：表面活性剂溶液浓度超过：表面活性剂溶液浓度超过cmccmc较多时。较多时。表面吸附膜的坚固性通常以表面粘度表面粘度来量度。表面粘度表面粘度是指液体表面单分子层内的粘度。3）界面膜的性质a 十二烷基硫酸钠在液膜上形成的吸附 b 十二烷基硫酸钠与十二醇在液膜形成的堆密混合膜图7-6液膜中形成了十二烷基硫酸钠与十二醇在液膜形成的堆密混合膜4 4）气体的透过性）气体的透过性液面上气泡半径随时间变化的速度，来衡量气体的透过性。 气体透过性与表面吸附膜的紧密程度有

38、关，表面吸附分子排列愈紧密，表面粘度愈高，气体透过性愈差，泡沫的稳定性愈好。 5 5）表面电荷）表面电荷 图78 液膜中离子型表面活性剂双电层 图79 离子型表面活性剂的双电层6 6表面活性剂的分子结构表面活性剂的分子结构1 1）表面活性基的疏水链）表面活性基的疏水链 随着碳链的增加，起泡力也随之而增加，但常会经过一个最高值。随着碳链再增长，起泡力反而要降低。C12和C14 2）表面活性剂的亲水基 亲水基的水化能力强就能在亲水基周围形成很厚的水化膜 离子型表面活性剂其亲水性基水化性强又能使液膜的表面带电 7.57.5消泡消泡. . 物理法 化学法。 7.5.17.5.1扩展系数与浸入系数扩展系

39、数与浸入系数 7.5.1扩展系数与浸入系数 7.5.1扩展系数与浸入系数 1)扩展系数S0，消泡剂能在泡沫液膜上扩展；S0，消泡剂能够进入泡沫液膜，Eo时，固体粒子就会被介质完全润湿，此时接触角00 表面活性剂的作用：一表面活性剂在介质表面的定向吸附(介质若为水)表面活性剂会以亲水基伸入水相而疏水基朝向气相而定向排列使LV降低。二由于在固液界面以疏水链吸附于固体粒子表面而亲水基伸入水相的定向排列使SL降低，因此有利于铺展系数SL/S增大而利用铺展润湿，使接触角变小。 2）粒子团的分散或碎裂 式中 P毛管力； LV液体的表面张力； 液体在毛管壁的接触角。 高能表面，液体在毛管壁的接触角一般 90

40、0，因此P为负值，与固液界面扩展的方向相反对渗透起阻止作用。 当表面活性剂加入后，900变为900结果使毛管力由P0而加速了液体在缝隙中渗透。 渗透速度：式中，l是t时间内液体沿孔隙渗入的距离； r是粉体缝隙。 是液体粘度。阴离子表面活性剂：通过范德华相吸力克服静电排斥力或通过镶阴离子表面活性剂：通过范德华相吸力克服静电排斥力或通过镶嵌方式而被吸附于缝隙的表面，使表面因带同种电荷使排斥力嵌方式而被吸附于缝隙的表面，使表面因带同种电荷使排斥力增强，以及渗透水产生渗透压共同作用使微粒间的绞结强度降增强，以及渗透水产生渗透压共同作用使微粒间的绞结强度降低，减少了固体粒子或粒子团碎裂所需的机械功，从而

41、使粒子低，减少了固体粒子或粒子团碎裂所需的机械功，从而使粒子团被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶体，并逐步分散在液体介质团被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶体，并逐步分散在液体介质中。中。非离子表面活性剂：通过范德华力被吸附于缝隙壁上，非离子表面活性剂存在不能使之产生电排斥力但能产生熵斥力及渗透水化力使粒子团中微裂缝间的绞结强度下降而有利于粒子团碎裂。 阳离子表面活性剂：阳离子表面活性剂：可以通过静电相吸力吸附于缝可以通过静电相吸力吸附于缝隙壁上，以季铵阳离子吸附于缝隙壁带负电荷的位隙壁上，以季铵阳离子吸附于缝隙壁带负电荷的位置上而以疏水基伸入水相，使缝隙壁的亲水性下降，置上而以疏水基伸入水相，使缝隙壁的

42、亲水性下降，接触角接触角增大甚至增大甚至90900 0，导致毛管力为负，阻止，导致毛管力为负，阻止液体的渗透，所以阳离子表面活性剂不宜用于固体液体的渗透，所以阳离子表面活性剂不宜用于固体粒子的分散。粒子的分散。3）阻止固体微粒的重新聚集 表面活性剂吸附在固体微粒的表面上，增加了防止微粒重新聚集的能障，并且由于所加的表面活性剂降低了固液界面的界面张力，即增加分散体系的热力学稳定性。10.2.1胶体稳定性的DLVO理论 亲液胶体粒子表面覆盖有溶剂化层，可以防止粒子聚亲液胶体粒子表面覆盖有溶剂化层，可以防止粒子聚集。同时大部分亲液胶体粒子表面也带有电荷，粒子集。同时大部分亲液胶体粒子表面也带有电荷，粒子间也可存在电性斥力，从而使得粒子难以聚集。间也可存在电性斥力，从而使得粒子难以聚集。 疏液胶体体系稳定性最著名的理论就是由疏液胶体体系稳定性最著名的理论就是由DerjaguinDerjaguin、LandauLandau、Verw