表面活性剂功能和应用

1、关于表面活性剂的功能与应用第一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月23.1 增溶作用3.2 乳化与破乳作用3.3 润湿功能3.4 起泡和消泡作用3.5 洗涤和去污作用3.6 分散和絮凝作用3.7 其他功能基本内容第二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月3表面活性剂的基本功能 表面活性剂在表（界）面上吸附，形成吸附膜（一般是单分子膜）Adsorption of Surface-Active Agents at Interfaces降低表（界）面张力，改变体系表（界）面的物理化学性质起泡、消泡、乳化、破乳、分散、絮凝、润湿、铺展、渗透、润滑、抗静电、杀菌等表面活性剂在溶液内部自

2、聚形成多种类型的分子有序组合体Self-assembly 增溶作用胶团催化、形成微乳状液、作为间隔化反应介质和微反应器、药物载体、洗涤等表面活性剂分子有序组合体质点大小或聚集分子层厚度接近纳米级可作为制备超细微粒的模板（模板功能）表面活性剂的特性第三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月43.1 增溶作用一、增溶作用的定义和特点定义：由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶剂中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。例如：常温下，乙苯基本不溶于水，但在100mL 0.3mol/L的十六酸钾溶液中可溶解3g。非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，

3、这称为增溶作用。第四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月5增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。一般把被增溶的物质称为增溶物；加入的表面活性剂成为增溶剂。由于表面活性剂的用量很少，没有改变溶剂的性质，因此增溶作用与使用混合溶剂提高溶解度不同。第五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月6经X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不同程度的增大，而整个溶液的的依数性变化不大。说明增溶不同于真正的溶解。与普通的溶解过程不同，增溶后溶液的沸点、凝固点、渗透压等没有明显变化，说明溶质并非以分子或离子形式存在，而是以团簇分散在表面活性剂

4、的溶液中。第六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月7增溶作用的特点: （2）增溶作用可以使被溶物的化学势大大降低，是自发过程，是热力学稳定体系。 （3）增溶作用是一个可逆的平衡过程。 （4）增溶后不存在两相，溶液是透明的 （1）与溶液中增溶剂形成的胶束有关；第七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月8增溶作用与乳化作用的不同：增溶作用：增溶后不存在两相，是热力学稳定体系；乳化作用：两种不相混溶的液体形成的液-液分散体系，有巨大的相界面和界面自由能，是热力学不稳定的多分散体系。第八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月9二、增溶作用的方式1.内部溶解型饱和脂肪烃、环烷烃

5、及苯等不易极化的非极性有机化合物，一般被加溶于胶团的内核中，就像溶于非极性碳氢化合物液体中一样。苯、甲苯第九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月10增溶后的紫外光谱或核磁共振谱表明被加溶物处于非极性环境中，X射线表明在加溶后胶团变大。第十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月112.交错插入型增溶于表面活性剂分子间的“栅栏”处长链醇、胺和极性染料等极性有机分子，一般以非极性碳氢链插入胶团内部，而极性头处于表面活性剂极性基之间，并通过氢键或偶极子相互作用。第十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月12增溶物或深或浅地穿插到原胶束层中形成混合胶束水杨酸加溶后的X射线表明

6、胶团未变大。若极性有机物分子的极性很弱，加溶时插入胶团的程度会增加，甚至极性基也会被带入胶团内核。第十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月133. 表面吸附型一些既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子极性有机化合物，在胶束表面的增溶是通过被吸附于胶束表面区域或是靠近胶束表面分子“栅栏”的区域完成的。对羟基苯甲酸光谱研究表明它们处于完全或接近完全极性的环境中。如：苯二甲酸二甲酯等，一些高分子物质、甘油、蔗糖以及某些染料也采取此种增溶方式。第十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月14在非离子表面活性剂溶液中，此类物质加溶于胶团的聚氧乙烯外壳中。4、增溶于胶团的极性基层聚乙二醇型

7、非离子表面活性剂水溶液增溶时，可能靠醚氧键把增溶物(如苯）包藏在胶束外层曲折的聚氧化乙烯的亲水链外壳中。第十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月15以这种方式被增溶的物质主要是较易极化的碳氢化合物，如苯、乙苯、苯酚等短链芳香烃类化合物 上述四种加溶方式，其增溶量的规律：4213。第十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月16 增溶作用的本质： 由于胶团的特殊结构，从它的内核到水相提供了从非极性到极性环境的全过渡。因此，各类极性或非极性的难溶有机物都可以找到适合的溶解环境，而存在于胶团中。由于胶团粒子一般小于0.1um，加溶后的胶团溶液仍是透明液体。第十六张，PPT共一百九

8、十八页，创作于2022年6月17增溶量的测定方法增溶量的测定方法与溶解度的测定方法相同：向100 ml已标定浓度的表面活性剂溶液中由滴定管滴加被增溶物，当达到饱和时被增溶物析出，溶液变混浊，此时已滴入溶液中的被增溶物的物质的量（mol）即为增溶量。第十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月18增溶力增溶量除以表面活性剂的物质的量( mol)即得增溶力。增溶力表示表面活性剂对难溶或不溶物增溶的能力。是衡量表面活性剂的重要指标之一。 第十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月19三、增溶作用的主要影响因素1.表面活性剂的化学结构(1) 表面活性剂的类型对加溶能力有影响具有同样疏

9、水基的表面活性剂，其加溶量有如下次序：非离子型阳离子型阴离子型。原因：非离子型表面活性剂的CMC比离子型的低，而阳离子型表面活性剂形成的胶团较疏松，使其加溶作用比阴离子型的强。第十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月20(2)、表面活性剂的链长对加溶量有明显的影响。在同系物中，碳氢链越长，CMC越小，越易形成胶团，且胶团大小随碳氢链增长而增加（聚集数增加）。 随着表面活性剂碳氢链的增长，非极性的烃类和弱极性的苯、乙苯在胶团内核的加溶量会增加。第二十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月21第二十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月22(3) 亲油基部分带有分支结

10、构的表面活性剂增溶作用较直链的小。 原因：直链型表面活性剂CMC浓度比支链型低，胶束易形成，胶束聚集数较大。 (4)、带有不饱和结构的表面活性剂，或在活性剂分子上引入第二极性基团时，对烃类的增溶作用减小，而对长链极性物增溶作用增加。第二十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月232. 被增溶物的化学结构脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而减小，随不饱和度及环化程度的增加而增大；带支链的饱和化合物与相应的直链异构体增溶量大致相同。第二十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月243.温度的影响温度对加溶作用的影响与表面活性剂的类型和加溶物的性质有关。(1) 离子型表面活

11、性剂升高温度使热运动加剧，胶团中能发生加溶作用的空间变大，使极性和非极性有机物加溶量均增大第二十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月25(2) 聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂温度升高，聚氧乙烯基的水化作用减弱，CMC降低，胶团更易形成，胶团聚集数增大。特别是温度升至表面活性剂浊点时，胶团聚集数会剧增，胶团变大，内核也变大。使非极性碳氢化合物和卤代烷类有机物的加溶量增加。极性有机物加溶在胶团的表面活性剂分子之间，其加溶量随温度上升先增加后下降，在达到表面活性剂的浊点之前会出现一个最大值。第二十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月26原因：升高温度使表面活性剂热运动加剧并增加

12、了胶团聚集数，使加溶量增加。继续升高温度，则加剧了聚氧乙烯的脱水作用使其容易卷缩，导致加溶空间变小，极性有机物的加溶量减少。对短碳链的极性有机物，其加溶量的降低更为明显。 极性有机物加溶在胶团的表面活性剂分子之间，其加溶量随温度上升先增加后下降，在达到表面活性剂的浊点之前会出现一个最大值。第二十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月274.添加无机电解质的影响离子型表面活性剂溶液中加入无机电解质,可增加烃类化合物的增溶程度，但使极性有机物的增溶程度减少。原因:无机电解质的增加抑制离子型表面活性剂的电离，降低其水溶性，使CMC降低、胶团聚集数变大。第二十七张，PPT共一百九十八页，创作

13、于2022年6月28在CMC附近，加电解质使加溶量增加，这主要是由于增加了胶团尺寸和聚集数，因此增加烃类化合物的增溶程度。但是，加无机电解质使胶团极性基间的排斥作用减弱，使极性基排列更为紧密，导致极性有机物可加溶的位置减少，极性有机物的加溶量降低。第二十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月295.有机添加剂的影响非极性化合物加溶于表面活性剂溶液中，会使胶团胀大，不太大的烃分子会插入定向排列的表面活性剂分子疏水基间，使胶团变得疏松，有利于极性有机物的加溶。与之相反，溶液中加溶了极性有机物，也会有利于非极性有机物的加溶。一般来说，极性有机物碳氢链越长、极性越小、越不易形成氢键的，使非极

14、性有机物的加溶量越大。第二十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月30四、增溶作用的应用乳液聚合：工业上合成丁苯橡胶时，利用增溶作用将原料溶于肥皂溶液中再进行聚合反应（即乳化聚合）；石油开采：驱油胶束溶液：表面活性剂、助剂、油混和，这种溶液能溶解原油。胶片生产：消除胶片上的微小油脂杂质；洗涤：第三十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月31一种或几种液体以大于10-7 m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散系统称为乳状液。形成乳状液的过程叫乳化。3.2 乳化与破乳作用特征：热力学不稳定体系（聚集）和动力学不稳定体系（沉降或漂浮）。第三十一张，PPT共一百九十八页

15、，创作于2022年6月32乳状液中以液珠形式存在的相称为分散相（或称内相、不连续相）。另一相是连续的，称为分散介质（或称外相、连续相）。通常，乳状液有一相是水或水溶液，称为水相；另一相是与水不相混溶的有机相，称为油相。乳化剂：除水相、油相外，加入的凡可以阻止分散相聚集而使乳状液稳定的第三种物质。乳化剂的作用：降低表面张力，在分散相液滴的周围形成坚固的界面膜。第三十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月33一、乳状液的类型及形成1.乳状液的类型和鉴别基本型O/W内相外相水包油W/O内相外相油包水复合型W/O/W内水相油相外水相水包油包水O/W/O内油相水相外油相油包水包油结构分类第三十

16、三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月34根据大小分类1.普通乳(emulsion)：1100m，乳白色不透明液体。2.亚纳米乳(subnanoemulsion)：又称亚微乳(submicroemulsion)，0.10.5m，常作为胃肠外给药的载体，如环孢菌素静脉注射脂肪乳。3.纳米乳（nanoemulsion)：又称微乳(microemulsion)，10100nm。第三十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月35微乳液(1959年Schulman等人)当油和水与相当大量的离子型表面活性剂及助表面活性剂(例如大小适中的醇)一起混合，可自发地形成透明或半透明的体系，这些体

17、系是非常小的液珠以OW或WO的形式形成的分散体，称为微乳液。微乳液的性质不同于通常的乳液，其液珠非常小以至于有很低的浊度，一般为透明或半透明的体系。大量的表面活性剂和助表面活性剂的存在使油-水界面张力降至极低，因此微乳液是热力学上的稳定体系。第三十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月36关于微乳液：在乳状液形成的过程中，尽管表面活性剂的参与使油-水界面张力大幅度下降，但由于CMC或溶解度的限制，使得界面张力无法达到接近于零，此时在乳状液中仍然存在着油-水界面张力，因此乳液是热力学上的不稳定体系。在乳状液体系中，再次添加性质完全不同的第二种表面活性剂( 如大小适中的醇类如戊醇、己醇和

18、庚醇等，被称为助表面活性剂 )，就可以使界面张力进一步降低至很小，甚至会出现瞬间的负值。因此微乳液的油水界面张力低至不可测，是热力学上的稳定体系。第三十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月37(1)稀释法 若乳状液很易为水稀释则该乳状液为O/W型，相反不易相混则为W/O型乳状液。(2)滤纸润湿法 一般滤纸能被水润湿而不为油润湿，因此往上滴加少量乳状液，若液体很快展开并留下散落细小油滴，则此乳状液为O/W型乳状液，否则为W/O型乳状液。乳状液类型的鉴别方法第三十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月38(3)电导法 电导法的原理基于这样的事实，即一般情况下水比油的电导值高得

19、多。(4)染色法 染料有油溶性和水溶性之分，前者能溶于油使之染色，后者能溶于水使之染色。第三十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月39检验水包油乳状液加入水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相。加入油溶性的染料红色苏丹，说明油是不连续相。第三十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月40O/W型乳剂和W/O型乳剂的区别O/W型乳剂W/O型乳剂外观乳白色油状色近似稀释可用水稀释可用油稀释导电性导电不导电或几乎不导电水溶性颜料外相染色内相染色油溶性颜料内相染色外相染色第四十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月412.影响乳状液类型的主要因素(1)相体积水相体积分数74.

20、02，形成水为外相的O/W型乳状液；水相体积分数25.98，形成水为内相的W/O型乳状液；水相体积分数 25.9874.02，形成O/W或W/O型乳状液。第四十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月42(2).乳化剂的分子结构和性质-楔型理论哈金斯认为乳化剂的亲水基和疏水基的横截面积不相等，把乳化剂的分子看做一头大、一头小的楔子，乳化剂横截面积小的一头可以像楔子一样插入液珠表面，在油水界面上作定向排列，亲水的极性头伸入水相而亲油的碳氢链则伸入油相。楔型理论是以乳化剂的空间结构为出发点来确定乳化液的类型的。第四十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月43一价金属皂极性头的横截

21、面积大于亲油的碳氢链的横截面积，因而亲水的极性头伸进水相作为外相，亲油的碳氢链伸入油相作为内相，形成 O/W型的乳液，如图(a)所示。第四十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月44二价金属皂的亲油基由两个碳氢链组成，亲油基的横截面积大于其极性头的横截面积，因此，亲油基伸进油相作为外相，极性基伸入水相作为内相，形成 W/O型乳液，如图(b)所示。第四十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月45图37乳化剂分子在乳液液滴表面定向吸附示意图（A）一价皂形成的O/W乳状液（B）二价皂形成的O/W乳状液“定向楔”理论认为乳化剂分子在油水界面的定向排列加大界面强度。定向楔理论做为一种

22、假说尚存在不足之处，其中之一就是一价金属皂的极性头并不一定比非极性尾粗大，因此有许多例外情况。第四十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月46(3).乳化剂的亲水性和溶解度的影响易溶于水的乳化剂有助于形成O/W型乳状液，易溶于油的乳化剂有助于形成W/O型乳状液。乳化剂在某相中的溶解度越大，表示二者的相容性越好，表面张力越低，体系的稳定性也越好。钠盐和钾盐在水中的溶解度较大，是良好的 O/W型乳液的乳化剂；银盐乳化剂虽然极性头截面积大于碳氢链截面积，但因水溶性较小，通常只能形成 W/O型乳状液。第四十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月47(4)乳化器材质两不互溶液体在乳化

23、器中搅拌时，能润湿器壁的液体易于附着在器壁上从而形成连续相，即外相，而另一液体则形成内相。按此规律乳化器材质亲水性强则形成O/W型乳状液，否则会形成W/O型乳状液。由于玻璃是亲水的而塑料是憎水的，故前者易形成O/W型乳状液而后者易形成W/O型乳状液。第四十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月48(5).两相的聚积速度1957年Davis提出，乳状液的类型取决于两种液滴的聚结速度。乳化剂亲水性强油滴聚结慢水滴聚结快 O/W型乳状液反之亦然第四十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月49(6). 温度温度上升会降低亲水基的水化度，从而降低分子的亲水性。因此低温形成的O/W型乳

24、状液，升温后，可能转变为W/O型乳状液。此转型温度为表面活性剂亲水亲油性质达适当平衡的温度，称为相转变温度(phase inversion temperature)记作PIT。图 离子型表面活性剂（A）硬酯酸钠和（B）软酯酸钠浓度与相转变稳定间关系第四十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月50(1)液珠粒径与光学性二、乳状液的物理性质一般乳液的液珠粒径为0.110m，而可见光波长在0.40.6 m之间，所以乳液主要发生反射现象，呈乳白色。如液珠的粒径在0.050.1m，即略小于入射光波长时，有散射现象发生，体系呈半透明状。当液珠的粒径为0.05 m以下，即远小于入射光波长时，会发生

25、光的透射现象，体系变为透明状。实际上当乳液粒径小于0.1m，体系呈半透明或透明时为微乳液。第五十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月51(2)乳液的黏度乳液的黏度受乳液内外相的黏度、内相的体积分数、液珠的粒径及乳化剂的性质等的影响。当内相的相体积分数小于50时，乳液的黏度可应用Einstein公式描述： =0(1+2.5) ，0-分别为乳液及分散介质的黏度； -为分散相的体积分数 第五十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月52(3)乳液的电性质乳液的电性质主要研究其导电性，其中，OW型乳液的导电性好于WO型。另外，乳液的电性质还有液珠的电泳。液珠的带电性主要取决于乳化剂的

26、类型，对于OW型乳液，乳化剂为离子型表面活性剂时，疏水基伸入油相，离子头伸入水相而定向排列于界面上。乳化剂为阴离子型表面活性剂时，则油珠带负电荷，在电场中油珠向正极移动。乳化剂为阳离子型表面活性剂，油珠带正电荷，在电场中油珠向负极移动。第五十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月53三、影响乳状液稳定性的因素1）表面张力2）界面膜的性质3）界面电荷4）乳状液分散介质的黏度5）固体粉末的加入第五十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月541.表面张力乳状液是一种热力学不稳定体系。低的油-水界面张力有助于体系的稳定，通常的办法是加入表面活性剂，以降低体系界面张力。例如：煤油与水

27、之间的界面张力是35-40mN/m，加入适量表面活性剂后，可以降低到1mN/m，甚至10-3mN/m以下。这时，油分散在水中或水分散在油中就容易得多。第五十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月552.界面膜的性质界面膜的强度和紧密程度是决定乳状液稳定性的重要因素之一。为了得到高强度的界面膜和稳定的乳状液： 1）使用足量的乳化剂 2）选择适宜分子结构的乳化剂第五十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月56大部分稳定的乳状液都带有电荷。界面电荷来源: 1)离子型表面活性剂作为乳化剂时，乳状液液滴必然带电。 2)不能发生解离的非离子表面活性剂，液滴通过从水相上吸附离子使自身表面

28、带电。 3)液滴与分散介质发生磨擦，使液滴表面带电。结论：液滴表面的电荷密度越大，乳状液的稳定性越高。3.界面电荷第五十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月57乳滴表面电荷的符号与两相的介电常数有关，介电常数大的相带正电荷，介电常数小的相带负电荷。一般 O/W型乳液中的油珠带负电荷，而W/O 型乳液中的水珠带正电荷。由于液珠在相互靠近时就产生电斥力，防止了液滴聚结，使乳液更加稳定。对于非离子表面活性剂，起稳定作用的主要是亲水的聚氧乙烯链水化后所形成的水化聚氧乙烯的空间位阻作用，这一作用阻止油珠间的聚结而使乳液稳定。第五十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月58乳状液分散

29、介质的黏度越大，分散相液滴运动速度越慢，有利于乳状液的稳定。许多能溶于分散介质中的高分子物质常用来作增稠剂，以提高乳状液的稳定性。同时，高分子物质（如蛋白质）还能形成较坚固的界面膜，增加乳状液的稳定性。4.分散介质的黏度第五十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月59界面膜的形成与膜强度是影响乳状液稳定性的主要因素。对于表面活性剂作为乳化剂的体系，界面张力与界面膜性质有直接关系。随着界面张力降低，界面吸附更多，膜强度增加，有利于乳状液的形成和稳定。5.固体粉末的加入处于油水界面时才能起到稳定作用。第五十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月60四、乳化剂及其选择依据表面活性

30、剂类乳化剂天然乳化剂固体微粒乳化剂辅助乳化剂乳化剂的种类第六十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月61具有较强的乳化能力：能显著降低油水两相之间的界面张力，并能在乳滴周围形成牢固的乳化膜；有一定的生理适应能力：无毒，无刺激性，可以口服，外用或注射给药；受各种因素的影响小：酸、碱、辅助乳化剂等；稳定性好。 上述条件可作为选择或评价乳化剂的标准。选择乳化剂的基本要求第六十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月621.HLB值法HLB可用于衡量乳化剂的乳化效果，是选择选择乳化剂的一个经验指标。HLB将表面活性剂结构与乳化效率之间的关系定量地表示出来。这种数值主要来自经验值，虽然有

31、时会有偏差，但仍有其实用价值。乳化剂的常用选择方法一般而言，HLB8，大都是W/O型乳状液的乳化剂。HLB10，则为O/W型乳状液的乳化剂。第六十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月632.PIT法PIT指乳状液发生转相的温度，即表面活性剂的亲水亲油性质达到适当平衡的温度，称为相转变温度，简写为PIT。PIT的确定方法将等量的油、水和3%-5%的表面活性剂制成O/W型乳状液，加热、搅拌，在此期间可采用稀释法、染色法或电导法来检查乳状液是否转相。当乳状液由O/W型变为W/O型时的温度，就是此体系的相转变温度。 第六十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月64要得到分散度高而

32、且稳定性好的乳状液，对于O/W型乳状液，要在低于PIT 2-4的温度下配制，然后冷却至保存温度。这样才能得到稳定的乳状液。对于W/O型乳状液，配制温度应高于PIT 2-4，然后再升温至保存温度。PIT与HLB有近似直线的关系，HLB值越大，则亲水性越强，即转变为亲油性表面活性剂的温度越高，PIT越高，配制的O/W型乳状液稳定性也高。第六十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月65乳状液的制备是将一种液体以液珠形式分散到另一种与之不相溶的液体中。在制备过程中会产生巨大的相界面，体系界面能大大增加，而这些能量需要外界提供。制备稳定性好的乳状液，需要采取适当的乳化方法和乳化设备。五、乳状液

33、的制备第六十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月66降低油、水两相表面张力和表面自由能制备乳剂时不必消耗更大的能量稳定的乳剂分散相乳化剂分散介质放置搅拌乳剂保持一定的分散状态和稳定性。第六十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月67剂在水中法剂在油中法瞬间成皂法混合膜生成法轮流加液法按照不同的加料方式，常用的乳化方法有以下几种：第六十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月681.剂在水中法将乳化剂直接溶于水中，在激烈搅拌下将油加入。此法可直接生产O/W型乳状液。若继续加油，体系会发生变型，得到W/O型乳状液。此法常用于亲水性强的乳化剂，直接制成O/W型乳状液比较

34、合适。制得的乳状液颗粒大小不均，稳定性较差。为改善它的性能，常将制得的乳状液用胶体磨或均化器进行处理。第六十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月692.剂在油中法(转相乳化法)将乳化剂加入油相，在激烈搅拌下加入水，水以细小的水珠分散在油中，形成W/O型乳状液。继续加水至体系发生变型，油由外相转至内相，得到O/W型乳状液。此法得到的乳状液颗粒均匀，稳定性好。第六十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月703.瞬间成皂法用皂作乳化剂的乳状液可用此法制备。将脂肪酸溶于油中，碱溶于水中，然后在剧烈搅拌下将两相混合，界面上瞬间生成了脂肪酸盐，得到乳状液。此法较简单，乳状液稳定性也很

35、好。第七十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月714.混合膜生成法使用混合乳化剂，一个亲水，另一个亲油，将亲水乳化剂溶于水中，亲油乳化剂溶于油中。在剧烈搅拌下，将油水混合，两种乳化剂在界面上形成混合膜。混合乳化剂如：十二烷基硫酸钠与十二醇，十六烷基硫酸钠与十六醇（或胆甾醇）等。 此法制得的乳状液很稳定第七十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月725.轮流加液法将水和油轮流加入乳化剂，每次只加少量。 对于制备食品乳状液如蛋黄酱或其他含菜油的乳状液，此法特别适宜。乳化设备对被乳化的体系施以机械力，使其中的一种液体被分散在另一种液体中。 常用的乳化设备有：搅拌器、胶体磨、均化器

36、和超声波乳化器。第七十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月73搅拌器：设备简单，操作方便，适用于多种体系，但只能生产较粗的乳状液。胶体磨和均化器：制备的乳状液液珠细小，分散度高，乳状液的稳定性好。超声波乳化器：一般都在实验室使用，在工业上使用成本太高。第七十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月74六.乳状液的破乳有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂，称为破乳剂，将乳状液中的分散相和分散介质分开。例如原油中需要加入破乳剂将油与水分开。常用的破乳方法有：物理法破乳化学法破乳第七十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月751.物理法破乳常用的有:电沉降、超声、过

37、滤、加热等方法。(1).电沉降法用于W/O型乳状液，如原油的破乳。电沉降法是在高压静电场（电压约数十千伏）的作用下，使作为内相的水珠聚结；(2).超声法既可用于形成乳状液，也可用于破乳，使用强度不大的超声波，会发生破乳；第七十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月76(3).过滤法是将乳状液通过多孔性材料过滤，滤板将界面膜刺破，使乳状液内相聚结而破乳；(4).加热法简便易行的破乳法，提高温度，分子热运动加剧，有利于液珠的聚结，同时，提高温度会使体系黏度降低，从而降低了乳状液的稳定性，易发生破乳。第七十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月772.化学法破乳主要是改变乳状液的

38、界面膜性质，设法降低界面膜强度或破坏界面膜，达到破乳的目的。例如，对于用皂作乳化剂的乳状液，加入无机酸会使脂肪酸皂变成游离脂肪酸失去乳化作用，发生破乳。第七十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月78乳状液中加入使乳化剂亲水亲油性发生变化的试剂，也可发生破乳。 例如，在脂肪酸钠作乳化剂的乳状液中加入少量高价金属盐，如Ca、Mg、Al盐，会使原来亲水的脂肪酸钠变为亲油的脂肪酸Ca、Mg、Al盐，而使乳化剂破乳。第七十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月79七、乳化和破乳的应用在农药中的应用在金属加工中的应用在化妆品中的应用乳化沥青在原油开采中的应用纤维上的应用在合成树脂工业

39、中的应用在医药及食品（牛奶）工业中的应用其他工业部门的应用：油漆、涂料 第七十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月80举例： 奶液（或乳液）奶液是一种液态的霜类化妆品，有良好的润肤、润湿作用。奶液是O/W型乳状液。早期的奶液多用钾皂作为乳化剂，但放一段时间后粘度增加。后来改用三乙醇胺和硬脂酸作乳化剂，使奶液增稠现象有一定的缓解。与雪花膏相比，奶液的最大特点是其配方中流体含量较高，有良好的流动性，因而奶液的制取比雪花膏困难一些，在贮存过程中很容易产生油水分离现象。第八十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月81质量优良的奶液应满足以下条件：能使干性皮肤保持柔软、光滑，具有调湿

40、功能。奶液在室温下，贮存保质期内应具有良好的稳定性和流动性，无油水分离现象。无油腻感觉，不影响皮肤的汗液排泄等代谢功能。奶液乳滴的颗粒分布均匀，大部分乳液颗粒在24m。有令人愉快的香气，色泽洁白，对人体皮肤无刺激、无过敏现象，有较好的展开性能及渗透性能。 第八十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月82奶液配方实例1、2： 组分（油相）配方1配方2组分（水相）配方1配方2聚氧乙烯(n=15)羊毛醇醚2.0单硬脂酸甘油酯0.5乙酰化羊毛醇2.02.0白油11#4.010.0聚乙二醇硬脂酸酯4.0聚氧己烯(n=20)甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯3.0葡萄糖苷硬脂酸酯1.5去离子水82.076.

41、0十六醇2.02.0香料及防腐抗氧化剂适量适量第八十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月83生产方法：甘油加入水中加热至95，无菌20分钟降至80。全部油脂及乳化剂在同一容器中加热80，于搅拌状态下将水相加入油相中混合，或用均质器混合制备成乳状液，制备时间视均质器或搅拌器的功率及转速确定，一般为310min。乳状液制得后，逐步降温至10加香料及防腐剂。产品的稠度用十六醇适当调节，用20%柠檬酸调节PH值至45.5，然后包装出品。第八十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月843.3 润湿功能滴在固体表面上的少许液体，取代了部分固气界面，产生了新的液固界面。这一过程称之为润

42、湿过程。例如：用含有表面活性剂的水溶液润湿玻璃，玻璃上的空气就被水取代了。能增强水或水溶液取代固体表面空气能力的物质称为润湿剂第八十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月85一、 润湿过程润湿分类：按润湿程度的深浅或润湿性能的优劣可分为： 沾湿(图a)、浸湿(图b)、铺展(图c)如图所示为液体对固体的润湿过程。第八十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月86液固1、粘湿过程 液体与固体从不接触到接触，使部分液-气界面和固-气界面转变成新的固-液界面的过程 第八十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月87 设各相界面都是单位面积，该过程的Gibbs自由能变化值为：

43、称为粘湿功若沾湿过程为自发的，则有大气中的露珠附着在植物的叶片上，雨滴粘附在塑料雨衣上等，均是沾湿过程。第八十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月88固体浸湿过程示意图气液固固体浸湿过程示意图气液固体浸湿过程示意图气液固体浸湿过程示意图气液固体浸湿过程示意图气液固体浸湿过程示意图气液固体浸湿过程示意图气液固2.浸湿过程浸湿是将固体浸入液体，气-固界面完全被液-固界面取代的过程。第八十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月89恒温恒压下，单位面积上浸湿过程的吉布斯函数变为： 称为浸湿功液体能浸湿固体若浸湿过程为自发的，则有第八十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6

44、月90固液气固液气固液气固液气固液气固液气固液气固液气固液气固液气固液气固液气液体在固体表面上的铺展3. 铺展过程 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位面积的气液界面，这种过程称为铺展过程.第九十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月91 S 称为铺展系数，若S0，说明液体可以在固体表面自动铺展。 等温、等压条件下，可逆铺展单位面积时，Gibbs自由能的变化值为第九十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月92若沾湿过程为自发，需满足若浸湿过程为自发，需满足若铺展过程为自发，需满足从三种润湿过程产生的条件可以看出：(1)对于同一体系，如果液体

45、能够在固体表面铺展，则沾湿和浸湿现象必然能够发生。(2)从润湿方程可以看出，固体表面自由能 s-g 越大，液体表面张力 l-g 越小，对润湿越有利。第九十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月934. 接触角与润湿方程 若接触角大于90，说明液体不能润湿固体，如汞在玻璃表面； 若接触角小于90，液体能润湿固体，如水在洁净的玻璃表面。 接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算第九十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月94 能被液体所润湿的固体，称为亲液性的固体，常见的液体是水，所以极性固体皆为亲水性固体。 不被液体所润湿者，称为憎液性的固体。非极性固体大多为憎水性固体。

46、 第九十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月95 1.固体表面性质 由润湿方程可以看出，固体表面能愈高，即越大，愈易润湿。 例如，棉织物的大于防雨布的，所以棉织物易润湿。凡表面能高于100mN/m的固体，叫做高能表面固体，其表面叫做高能表面；凡表面能低于100mN/m的固体，叫做低能表面固体，其表面叫做低能表面。二、表面活性剂的润湿作用表面活性剂的润湿作用主要表现在两方面（1）在固体表面发生定向吸附（2）提高液体的润湿能力第九十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月96按照这个标准，有机固体和无机固体大致分属于这两类： 无机固体，如金属及其氧化物、卤化物及各种无机盐，其表

47、面属于高能表面。 有机固体和高聚物的表面则属于低能表面。高能固体表面与一般液体接触后，体系表面能有较大的降低，能为这些液体所润湿；低能固体表面的润湿性能一般来说不好，但随固液两相成分与性质的不同而有很大变化。另外，固体表面的不均匀性和表面粗糙度对润湿性能也会产生影响。第九十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月972. 表面活性剂加入表面活性剂是改变体系润湿性质，以满足实际需要的主要手段。表面活性剂对固体表面润湿性的影响，取决于表面活性剂分子在固液界面上定向吸附的状态及吸附量。(1) 提高液体的润湿能力在水与低能固体表面组成的体系中，由于水的表面张力比固体的临界表面张力高，而不能在固

48、体表面铺展。第九十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月98但是如果往溶液中加入表面活性剂，由于它能使lg和ls降低，加大了S值，有利于水在固面上的铺展。把可以增大液体润湿能力的物质称为润湿剂。 选择降低水表面张力能力最强的表面活性剂，即CMC最低的表面活性剂作为润湿剂 原因：它极易吸附在通常带负电的固体表面上，使带正电荷的亲水基指向固体，而憎水基指向溶液。增大了固面的憎水性，高能表面变成了低能表面，反而不易被水润湿降低了水对其润湿性能。阳离子表面活性剂通常不能作为润湿剂使用。第九十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月99（2）在固体表面发生定向吸附 图 玻璃片（A）插入

49、与（B）拉出溶液时，表面活性剂分子吸附示意图可以是单分子层的，双分子层的，甚至是多分子层的。表面活性剂分子从溶液向固面转移现象(如右图)。在高能表面，表面活性剂以极性基团朝向固体，非极性基团朝向气体吸附于固体表面，形成定向排列的吸附层。第九十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月100表面活性剂分子的这种排列方式形成所谓的“有序组合体”，关于有序组合体的研究已成为近二十来年的十分活跃的研究新领域。 图 玻璃片（A）插入与（B）拉出溶液时，表面活性剂分子吸附示意图第一百张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月101带有吸附层的固体表面裸露的是碳氢基团，具有低能表面特性，从而改变了

50、原固体表面的润湿性，以达到防水、抗粘等目的。表面活性剂分子在固面的吸附可能是单分子层的物理吸附，也可能是化学吸附。图 玻璃片（A）插入与（B）拉出溶液时，表面活性剂分子吸附示意图第一百零一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月102比如在矿物浮选方铅矿时，加入有机黄原酸盐（ROCSSNa），它会与方铅矿石发生化学吸附，即黄原酸盐与固面的金属间生成化学吸附键，这样在矿石的外面便包裹一层憎水的碳氢基团，极性基与固体表面的金属原子联结，非极性基朝外，使其润湿性大大降低，而易于附着在气泡上，从水中“逃出”漂浮于表面。使其被水润湿的能力极大地降低，反而易于吸附在气泡上，达到泡沫浮选的目的。第一百

51、零二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月103常见的能降低高能表面润湿性的表面活性物：重金属皂类、高级脂肪酸、有机胺盐、有机硅化合物、氟表面活性剂等。第一百零三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月1043.润湿剂能使液体润湿或加速润湿固体表面的表面活性剂为润湿剂；能使液体渗透或加速渗入孔性固体表面的表面活性剂为渗透剂。润湿剂的分子结构特点良好的润湿剂其疏水链应具有侧链结构，且亲水基应位于中部，或者是碳氢链为较短的直链，亲水基位于末端。第一百零四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月105由于润湿取决于在动态条件下表面张力降低的能力，因此，润湿剂不仅应具有良好的表面活

52、性，还要有良好的扩散性，能很快吸附在新的表面上润湿剂有阴离子型和非离子型表面活性剂。阴离子型表面活性剂包括烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯等。 非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物等。第一百零五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月1064.表面活性剂在润湿方面的应用（1）矿物的泡沫浮选（2）金属的防锈与缓蚀（3）织物的防水防油处理（4）在农药中的应用第一百零六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月1073.4 起泡和消泡作用一、泡沫的形成及其稳定性1.泡沫及其类型泡沫-指气体分散在液体中的分散体系。

53、气体是分散相，液体是分散介质。泡沫的类型-稀泡沫、浓泡沫。稀泡沫指气体分子以小的球形均匀分布在较粘稠的液体中，气泡周围的液膜较厚。由于气泡之间相距较远，彼此之间的相互影响可忽略不计。由于表面张力的作用，每个单独存在的气泡都呈圆球形。第一百零七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月108浓泡沫（多面体泡沫、泡沫）气体占的体积分数远大于液体，液体的黏度较小，气泡可以容易地上升到液体表面，许多泡沫相互聚集在一起气泡之间被很薄的液膜隔开，形成一个网状结构。由于表面张力和重力的共同影响，气泡往往不能保持圆球状，而是大小不等、形状各异。因此又称多面体泡沫。通常所说的泡沫指的是浓泡沫。第一百零八张，

54、PPT共一百九十八页，创作于2022年6月109按泡沫的寿命分类: 短暂泡沫几秒钟； 持久性泡沫几天按产生泡沫的力和破泡力之间的平衡分类: 不稳定性泡沫不断接近平衡状态； 稳定性泡沫-平衡过程受阻按聚集状态分类: 稀泡(气泡分散体)液多气少； 泡沫气多液少泡沫的分类第一百零九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月110泡沫中各个气泡相交处（一般是三个气泡相交）形成所谓Plateau交界，图的A处。气泡交界处的Plateau交界由图中所示，B为两气泡的交界处，形成的气液界面相对比较平坦，可近似看成平液面.第一百一十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月111 由拉普拉斯公式可知，

55、B处的曲率半径接近无穷大，A处液面的负曲率半径较小。液膜A处压力应小于B处，所以液膜中液体在表面张力和重力影响下，液体有从B流向A的趋势，结果液体不断从泡壁向Plateau边界流动，使气泡壁不断变薄，最终可能导致破裂。第一百一十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月112 由于阻力的存在，膜达到一定的厚度可能达到暂时平衡。从曲面压力看，膜之间夹角为120度时，泡沫最稳定。三个气泡的液膜分界面的示意图第一百一十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月113 膜之间夹角为120度时，泡沫最稳定，所以在多边形泡沫结构中，大多数是六边形。第一百一十三张，PPT共一百九十八页，创作于2

56、022年6月114造成泡沫破坏的主要原因是： (1)液膜的排液减薄； (2)泡内气体的扩散。小气泡内的压力大于大气泡内的压力，因此小气泡会通过液膜向大泡内排气，使小气泡变小以至于消失，大泡变大且会使液膜变得更薄，最后破裂。第一百一十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月1152. 泡沫的稳定性泡沫存在着巨大的气液界面，是一种热力学不稳定体系。破泡后体系总表面积减少，能量降低，是一种自发过程，泡沫最终还是要破坏的。泡沫破坏的过程，主要是隔开气体的液膜由厚变薄，直至破裂的过程。因此，泡沫的稳定性主要取决于排液快慢和液膜的强度，影响泡沫稳定性的主要因素，就是影响液膜厚度和表面膜强度的因素。

57、第一百一十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月116影响泡沫稳定性的因素(1)液体的表面张力;(2)界面膜的性质;(3)表面张力的修复作用;(4)表面电荷;(5)泡内气体的扩散;第一百一十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月117(1). 表面张力在生成泡沫时，液体表面积增加，体系能量也增加，从能量的角度来考虑，降低液体的表面张力，有利于泡沫的形成，但不能保证泡沫有较好的稳定。 只有当表面膜有一定强度，能形成多面体泡沫时，低表面张力有助于泡沫的稳定。第一百一十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月118液膜的 Plateau交界处与平面膜之间的压力差与表面张力

58、成正比，表面张力愈低，压差愈小，排液速度愈慢，愈有利于泡沫的稳定。如Young-Laplace公式第一百一十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月119例如： 丁醇类水溶液的表面张力低于十二烷基硫酸钠水溶液的表面张力，但后者的起泡性却好于丁醇溶液。 一些蛋白质水溶液的表面张力比表面活性剂水溶液的表面张力高，但却具有较好的泡沫稳定性。液体表面张力不是泡沫稳定的决定因素。第一百一十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月120(2).表面张力的自修复作用表面张力不仅会影响泡沫的形成，而且在泡沫液膜受到外力冲击时，有使液膜厚度恢复和使液膜强度恢复的作用。小针轻轻刺入肥皂膜，肥皂膜可

59、以不破，这说明肥皂膜有自修复作用。即Gibbs-Marangoni效应第一百二十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月121当泡沫受到外力冲击或扰动时，液膜会发生局部变薄使液膜面积增大，在变形的瞬间，该区域表面上吸附的表面活性剂密度减小，导致此处的表面张力暂时升高，即AB。第一百二十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月122 由于 A B，结果产生一定的表面压，导致表面活性剂由 B处向 A处迁移，使 A处的表面活性剂浓度恢复。由于表面活性剂在迁移过程中会携带邻近的液体一起移动，这种迁移的结果使其 A处的表面张力和液膜厚度同时恢复。表面活性剂的这种阻碍液膜排液的自修复作用称为

60、Marangoni效应。第一百二十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月123Gibbs从另一角度分析了这一问题。当A处表面活性剂的浓度降低、表面张力上升，形成局部的表面张力梯度，因此液膜会产生收缩趋势，犹如液膜具有了弹性。液膜这种可以收缩的性质称为Gibbs弹性。表面活性剂使液膜具有Gibbs弹性，对于泡沫稳定性来说，这比降低表面张力更为重要。第一百二十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月124(3).界面膜的性质决定泡沫稳定性的关键因素在于液膜的强度，液膜的强度主要体现在液膜的表面黏度和弹性。表面黏度 表面黏度指液体表面单分子层内的黏度。它通常是由表面活性剂分子在表面