表面活性剂化学知识点

1、文档编码 : CA9T1H5O9A4 HN8S9T5D5T10 ZR6U4I2N2H4表面活性剂化学 第一讲 表面活性剂概述 1,降低表面张力为正吸附,溶质在溶液表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度,此溶质为表面活性物质；增加表面张力为负吸 附,溶质在溶液表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度,此溶质为表面惰性物质； 2,表面张力 ：作用于单位边界线上的这种力称为表面张力,用 表示,单位是 Nm-1 ； 影响纯物质的 的因素 1 物质本身的性质（极性液体比非极性液体大,固体比液体大） 2 与另一相物质有关；纯液体的表面张力是指与饱和了其本身蒸汽的空气之间的界面张力； 3 与温度有关：一般随温度上升而

2、下降 4 受压力影响较小 3,表面活性剂的分子结构特点 “双亲结构” 亲油基：一般是由长链烃基构成,以碳氢基团为主 亲水基：一般为带电的离子基团和不带电的极性基团 极性头 8 18C 长链烷基等非极性基团 疏水基的疏水性大小：脂肪烷基脂肪烯基脂肪烃 - 芳基芳基带有弱亲水基的烃基； 相同的脂肪烃疏水性强弱次序：烷烃环烷烃烯烃芳香烃； 从 HLB 值考虑,亲水基亲水性的大小排序： 4,离子表面活性剂 SO4N,a SO3Na, OPO3N,a COON,a OH, O （一）阴离子表面活性剂：起表面活性作用的部分是阴离子； 1）高级脂肪酸盐： 通式： RCOOn-Mn+脂肪酸盐 分类：一价金属皂

3、 钾,钠皂 ；二价或多价皂 铅,钙,铝皂 ；有机胺皂 三乙醇胺皂 性质：具有良好的乳化才能,易被酸及多价盐破坏,电解质使之盐析； 应用：具有确定的刺激性,只供外用； 2）硫酸化物： 通式： R-OSO3-M+ 分类：硫酸化油 硫酸化蓖麻油称土耳其红油 ；高级脂肪醇硫酸脂 十二烷基硫酸钠 ； 性质：可与水混溶,为无刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强,稳固,耐酸,钙,易与一些高分子阳离子药物发生沉淀； 应用：代替肥皂洗涤皮肤；有确定刺激性,主要用于外用软膏的乳化剂；有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂； 3）磺酸化物： 通式： RSO3 -M+ 分类：脂肪族磺酸化物,如二辛玻珀酸脂磺酸钠；烷基芳

4、基磺酸化物,如十二烷基苯磺酸钠,常用洗涤剂；烷基苯磺酸化物； 胆酸盐,如牛磺胆酸钠； 性质：水溶性 , 耐酸,钙,镁盐性比硫酸化物差 , 不易水解； 应用： 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂； （二）阳离子表面活性剂：起作用的是阳离子,亦称阳性皂； 1）结构：含有一个五价氮原子； 2）特点：水溶性大,在酸性和碱性溶液中较稳固具有良好的表面活性和杀菌作用 3）应用：杀菌；防腐；皮肤,粘膜手术器械的消毒； 4）常用药物：苯扎氯铵 洁尔灭 ；苯扎溴铵 新洁尔灭 （三）两性离子表面活性剂 分子结构上同时具有正负电荷基团的表面活性剂,随介质的 pH 可成阳或阴离子 型； 常用品

5、种：卵磷脂,氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性剂； 最大优点：适用于任何 PH 溶液,在等电点时也无沉 淀； 第 1 页,共 15 页性质：碱性水溶液中呈阴离子性质,起泡性良好,去污力亦强； 5, 非离子表面活性剂：在水溶液中不解离； 酸性水溶液中呈阳离子性质,杀菌力很强,毒性小； 1）结构组成：亲水基多为聚氧乙烯基构成,由所含氧乙烯基数目把握其亲水性；稳固性高,与其他类型表面活性剂相容性好, 可混合使用 亲水基团 甘油,聚乙二醇,山梨醇 ； 亲油基团 长链脂肪酸,长链脂肪醇,烷基或芳基 ； 酯键,醚健 2）性质： 毒性,溶血作用较小,化学上不解离,不易受电解质, 注射）； pH 值的影响；

6、能与大多数药物配伍,应用广泛（外用,内服, 6,亲水亲油平稳 对非离子型的表面活性剂, HLB 的运算公式HLB 值介于 020 之 间； 8 10 之间作润湿剂； HLB值 = 亲水基质量 为： 亲水基质量 +憎水基质量 100/5 例如：石蜡无亲水基,所以 HLB=0；聚乙二醇,全部是亲水基, HLB=20；其余非离子型表面活性剂的 依据需要,可依据 HLB 值挑选合适的表面活性剂；例HLB 值在 26 之间,可作油包水型的乳化如： 12 18 之间作为水包油型乳化剂； 剂； HLB 值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | | | | | 石蜡

7、W/O 乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | | | 聚乙二醇 O/W 乳化剂 7,表面活性的表征 ）胶团化才能： 临界胶团浓度 cmc 浓度范畴,开头大量形成胶团 cmc 越小,越简洁自聚 ）表面张力降低的量度 1 降低溶剂表面张力至确定值时,所需表面活性剂的浓度：效率 2 表面张力降低所能达到的最大程度：才能 8,表面活性剂的基本功能 表 表面活性剂在表 （界）面上吸附, 起泡,消泡,乳化,破乳, 降低表（界）面张力,转变 形成吸附膜（一般是单分子膜） 体系表 （界） 面的物理化学 分散,絮凝 ,润湿,铺展, 面 表面活性剂在溶液 内部自聚 形成 性质 渗透, 润滑,抗静电, 杀 活 菌等

8、性 增溶作用 胶团催化, 形成微乳状液, 作为 剂 间隔化反应介质和微反应器, 药 的 物载体,洗涤等 特 多种类型的分子有序组合体 表面活性剂分子有序组 可作为制备超微小粒的 性 合体质点大小或集合分 模板（模板功能） 子层厚度接近纳米级 9,表面活性剂的用途 ）工业清洗 ）工业助剂 （一）阴离子型 水溶性的：疏水基是直链型的主要用作洗涤剂,清洁剂,憎水基是支链型的就作为渗透剂,润湿剂及纤维印 染助剂使用 （二）阳离子型 抗静电剂,纤维的松软剂,选矿中的捕捉剂或是浮选剂,金属制品的缓蚀剂等,也可用于防霉和杀菌 （三）两性型 抗静电,纤维松软,特种洗涤剂以及香波,化妆品（四）非离子型 等 各种

9、复配剂型表面活性剂的生产 摸索题 表面活性剂的定义是什么？简述其分类方法； 表面活性剂是这样一种物质,它活跃于表面和界面上,具有极高的降低表,界面张力的才能和效率；在确定浓度以上的溶液中 形成分子有序组合体,从而具有一系列应用功能； 第 2 页,共 15 页溶入少量就能显著降低表面张力的物质也称表面活性物质或表面活性剂； 比较传统的定义：具有两亲结构能明显降低水的表面张力的有机化合物,称为表面活性剂如肥皂,液体洗涤剂中的活性成份： 烷基苯磺酸钠,卵磷脂等 表面活性剂的分类 按亲水基分类： + -两性 表活剂 如 RN 2 CH 2 COO 离子型表活剂 阴离子型表活剂 H 如 RSO 4 -+

10、 表 面 阳离子型表活剂 Na 如 RN 3 3 X -RN + CH 3 OH +CH 活 混合型表活剂 性 小极性头 如 3 剂 非离子型表活剂 RSOCH 大极性头 如 R（OC 2H4 nOH 表面活性剂一般是以其亲水基团结构来分类的,其中留意的是两性型表面活剂是指分子带有两个亲水基团,一个带正电,一个 带负电；混合型： RO- 为疏水基团 , 以烷基醇,烷基酚居多 , 也可以是烷基羟酸,烷基酰胺等 ; -CH2CH2O-n 为聚氧乙烯链 , 属 非离子亲水基 , n 为聚合加成数 ; -DM 为阴离子盐基 , 属阴离子亲水基 , D 主要为 -SO3- , -PO32- 等酸根离子

11、,M 主要为 Na+, K+等金属离子或乙醇胺类； RCOONa 羧酸盐 RSO3Na 磺酸盐 阴离子表面 活性剂 ROSO3Na 硫酸盐 ROPOONa 2 磷酸盐 两性表面活性剂： R-NHCH 2-CH2COOH氨基酸 型 CH3 | R-N+-CH2COO- 甜菜碱型 | CH3 4,非离子表面活性剂 （ 1）脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-CH2CH2OnH ,俗称平平加系列,具良好潮湿性能 2 烷基酚聚氧乙烯醚 R-C6H4-OC2H4OnH,俗称 OP 系列,化学性质稳固,抗氧化性能强 3 聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONHC2H4OnH,常用作起泡剂,增粘剂 4 多元醇型 主要是失水山梨

12、醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物； Span 类 及 Tween 类表面活性剂即属此类；具有低毒的特 点,广泛用于医药工业,食品工业以及生化试验； 碳氢表面活性剂 其他分类方法： 氟表面活性剂 按疏水基分类 A从应用功能动身 B溶解特性 C分子量大小 硅表面活性剂 D. 一般表面活性剂特种表面活性剂合成表面活性剂天 聚氧丙烯 然表面活性剂生物表面活性剂 什么是界面？什么是表面？界面和表面有何联系？ 界面是指两相接触的约几个分子 厚度的过渡区,如其中一相为气体,这种界面通常称为表面； 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面,但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面； 第 3 页

13、,共 15 页常见的界面有：气 - 液界面,气 - 固界面,液 - 液界面,液 - 固界面,固 - 固界面； 其次讲 表面活性剂的结构特点是什么？（见 3） 表面活性剂作用原理 1,胶束 表面活性剂是两亲分子；溶解在水中达确定浓度时,其非极性部分会自相结合,形成集合体,使憎水基向里,亲水基向外,这 种多分子集合体称为胶束； 随着亲水基不同和浓度不同,形成的胶束可显现棒状,层状或球状等多种外形； 胶束：表面活性剂分子三三两两集合在一起,憎水基靠在一起,形成的小胶团； 2,临界胶束浓度简称 CMC表面活性剂形成胶束的最低浓度 1）定义：表面活性剂在水中随着浓度增大,表面上集合的活性剂分子形成定向排

14、列的紧密单分子层,余外的分子在体相内部 也三三两两的以憎水基相互靠拢,集合在一起形成胶束,这开头形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度；此时,表面活性剂分 子在表面饱和,表面张力降低到最低值 2） 影响 CMC 的因 素 表面活性剂的结构： 主要包括表面活性剂的碳氢链链长 （ C,CMC）,碳氢链分支数目 （分支多, 烃链间作用力, CMC）, 极性基位置（极性基位于烃链中间, CMC）,碳氢链中其它取代基（烃链中有极性基团时, CMC）,亲水基团（ CMC离子 CMC非离子） 外部条件：温度（ T, CMC 非离子） 临界胶团浓度的影响因素 1 表面活性剂类型：在疏水基相同的情形下,离子型表面活

15、性剂的 cmc 比非离子型表面活性剂的大,大约要有 1-2 个数量级 的差别； 2 疏水基碳氢链长度的影响：同类型的表面活性剂的临界胶团浓度随疏水基增大而降低；这是表面活性剂分子或离 子间的疏水相互作用增强的结果； （3）碳氢链分支及极性基位置的影响：在具有同样组成的各种表面活性剂分子异构体中, 具有直碳氢链结构的临界胶团浓度最低； （4）碳氢链上其它取代基的影响： 疏水基中有不饱和双键或者引入极性基 -O- 或 -OH, 临界胶团浓度增大； （5）疏水基化学组成的影响：当表面活性剂碳氢基团的氢被氟所取代时,其临界胶团浓度往往会降低很 多； （ 6）亲水基团的影响：拥有有机反离子的表面活性剂比

16、拥有一般无机反离子的表面活性剂的临界胶团浓度要低； 3,单一表面活性剂的 HLB 值运 ； 616 算 例 1 聚氧乙烯醚类和多元醇类非离子表面活性剂 HLB 亲水基分子量 100 表面活性剂分子量 5例 1 求壬基酚聚氧乙烯醚 的 HLB 值；已知壬基酚聚氧乙烯醚的相对分子量解：亲水基团的相对分子量（ 为 MH）： MH（ 14 14 16） 9396故： HLB MH/M396/616 2）多元醇脂肪酸酯类非离子表面活性剂 HLB 201 S A 式中 S 为多元醇酯的皂化值； A 为原料脂肪酸的酸值 - 皂化值 S 表征了表面活性剂相对分子质量的大小 1 克油脂完全皂化时所需要的氢氧化钾

17、的毫克数 - 酸值 A 代表亲油基的大小 中和 1 克油中的酸性物质所需氢氧化钾的毫克数为酸值； 酸值过大,说明油品氧化变质庄重 所以 S/A 是亲油基质量在表面活性剂质量中所占百分数； 1S/A 代表亲水基质量在表面活性剂质量中所占百分数 例 2, 硬脂酸单甘酯 CH 3CH2 16 COOCH 2CHOHCH 2OH 的酸值 A 测得为 198 ,皂化值为 161,所以其 HLB20（1 161/198 ） 3）通用的表面活性剂 HLB 值体会运算式 . 基团数法 HLB 7 亲水的基团数） （亲油的基团数） 该式的意义 : 在求 SAA 的 HLB 值时,可以把 SAA 的分子分为一些基

18、团,每一个基团 HLB对 的 奉献称为基团数, HLB 是各基团奉献之和； 例 3：太古油的分子式为 CH 3 CH 2 5 CH CH 2CH CHCH 2 7COOH 求其 HLBO SO 3 Na 值 解：亲水基：一个 SO Na 3 基团数为 1 11；一个 COO,H基团数为 1 ；一个 O, 基团数为 1亲水基团数之和为： 11亲油基： 13 个 CH2,基团数为 13 ；3 个 C,H基团数为 3 ；一个 CH3为 1 亲油基团数之和为（ 1331） 0.475 第 4 页,共 15 页太古油的 HLB 值应为： HLB74, 不同 HLB 值的 SAA 用润湿剂： 79 W/O

19、 乳化剂： 38 消泡剂： 1 3 途 增溶剂： 15 18 去污剂： 1316 O/W 乳化剂： 816 6,润湿作用 润湿是指在固体表面上一种液体取代另一种与之不相混溶的流体的过程； 润湿过程可分为三类：沾湿 浸湿 铺展 （ 1）沾湿：液体与固体由不接触到接触,变液气界面和固气界面为固液界面的过程 Wa = lg + sg sl = - .G Wa: 粘附功 0 自发 （ 2）浸湿：固体浸入液体的过程； （洗衣时泡衣服）固气界面为固液界面替代 , 液体表面并无变化； - .G = sg - sl = Wi Wi: 浸润功 0 是浸湿过程能否自动进行的依据 （ 3）铺展：以固液界面取代固气界

20、面同时,液体表面扩展的过程； 铺展系数 S = sg - lg + sl = - .G 0 时液体可以在固体表面上自动开放,连续地从固体表面上取代气体； 又可写成： S = Wi- lg ,就： 如要铺展系数大于 0,就 Wi 必需大于 lg ； lg 是液体表面张力,表征液体收缩表面的才能；与之相应, Wi 就表达了固体与液体间粘附的才能；因此,又称之为黏附张 力；用符号 A 表示； A= Wi= sg sl 三种润湿过程自发进行的条件都可用黏附张力来表示； Wa = A + lg 0 ； Wi = A 0 ； S = A - lg 0 S Wi Wa 因此, 凡是能够自行铺展的体系,其它润

21、湿过程皆能自发进行；反之就不然； 小结：（ 1）无论哪一种润湿都是界面现象,其过程实质都是界面性质及界面能量的变化 （ 2）对比三者发生的条件 沾湿： Wa = lg + sg - sl 0 浸湿： sg - sl 0 sl 0 S = sg - lg + 铺展： （ 3）固气和固液界面能对体系的三种润湿作用的奉献是一样的； 7,接触角与杨氏方程 完全润湿：将液体滴在固体表面上,此液体在固体表面可铺展形成一薄层； 部分润湿：将液体滴在固体表面上,此液体在固体表面以一小液滴的形式停留于固体表面； 如在固,液,气三相交界处,作气 - 液界面的切线,自此切线经过液体内部到达固 - 液交界线之间的夹角

22、,被称之为接触角 contactangle ,以 表示之； 90固体是疏液的； Yangs 方程： sg - sl lgcos 也称为润湿方程； Wa = lgcos + 1 0 180 沾湿； A = Wi = lgcos 0 90 浸湿 S = lgcos -1 = 0 = 0 铺展； Wa = lgcos + 1 0 180 沾湿 A = Wi = lgcos 0 90 浸湿； S = lgcos -1 = 0 = 0 铺展 习惯上将 =90 定义润湿与否的标准； 90 为不润湿, 90 为润湿； 例题： 293K 时,水和苯的表面张力分别为 0.0729N m-1 和 m-1,水和苯的

23、表面张力为 m-1,试通过运算说明 （1） 水能否在苯的表面上哪个铺开放？（ 2）苯能否在水的表面上铺开放？ S = sg - lg + sl （ 1）S=0.0289- （ 0.0728+0.0350 ）=-0.07890 说明苯能在水的表面上铺开放； 或用接触角来判定： sg - sl lgcos （ 1）cos = g-C6H6- H2O-C6H6/ g-H2O 8, 接触角的测量 （一）角度测量法（量角法） 90 为不铺展, R；前进角和后退角的差异是样品制备不当和测量技术不佳的结果； 前进角一般反映与液体亲合力较弱的那部分固体表面的润湿性,因此, A 较大（ COS 小）,而后退角反

24、映与液体亲合力较强 的那部分固体表面的性质,因此, R 较小； 值表示表面粗糙的程度, 值越大, a- R 越大,接触角滞后越严峻； 当 90表面粗化将使 ,当 90,表面粗化将使 （接触角变 大, 润湿性变差） ；对于具有润湿性的体系,表面粗化对体系润湿性起促进作用；而对于不能相互润湿的体系,表面粗化就使体系 更不润湿； 10 影响润湿作用的因素 1 温度 温度上升时,短链表面活性剂的润湿性能不如长链的好；低温时,长链的不如短链的好；对于聚环氧乙烷类非离子 表面活性剂,温度接近浊点时,润湿性能正确； 2 浓度 在低于表面活性剂的 cmc 情形下,润湿时间的对数与浓度的对数呈线性关系；浓度提高

25、,润湿性能好,当浓度高于 cmc时,不再呈线性关系作为润湿剂使用的表面活性剂浓度不宜过高,一般略高 cmc即 于 可； 3 分子结构 疏水基 直链烷基表面活性剂： 直链碳原子数在 8 12 时表现出正确的润湿性能 ; 碳原子数为 12 16 时具有较好的胶体性能, 仅润湿性能下降； HLB 值在 715 范畴内其润湿性能最好；带有支链的烷基苯磺酸钠的润湿力较直链烷基苯磺酸钠为佳,其中 以 2- 丁基辛基最为有效；苯环位于烷基链的中心者,润湿力正确 亲水基 亲水基在分子中间者的润湿性能比在末端的好； . 磷酸酯盐中以烷基为双辛基的润湿性能最好； 非离子聚氧乙烯类表面活性剂的 EO 数： R 一般

26、以 C7C11 的润湿性最好, C12 以上润湿性下 降； EO 10 12 时,润湿性最好； EO 12 时,润湿性急剧下降； EO 数较低时,润湿性也差； 同系物中,润湿性随碳链增加而增加都有一个最高值； 具有支链烷基的较直链烷基的润湿性好； 离子型表面活性剂中亲水基在分子链中心者,润湿性最高,越向分子链末端靠近,其润混性越差； 引入其次个亲水基后,润湿性将降低,酯化或酰胺化后将获改善； 非离子型聚氧乙烯类表面活性剂中,润湿性也随氧乙烯数之增加而增加但也有一个极限值； HLB 值低适用于乳化剂,而 HLB 值高就适用于洗涤 剂； 4）固体的润湿性质 c 是表征固体表面润湿性的体会参数,对某

27、一固体而言, 差（即表面能较低） ； 体的润湿性与极性有关,极性化合物的可润湿性明显优于 c 越小,说明能在此固体表面上铺展的液体便越少,其可润湿状越 相应的完全非极性的化合物 高分子固体的可润湿性与其元素组成有关,在碳氢链中氢被其他原子取代后,其润湿性能将明显转变,杂原子使其润湿才能 增加的次序如下： F HCl Br I O N；同一原子取代越多就成效愈明显； 附有两亲分子单层的高能表面显示出低能表面的性质； 当低能表面的 c 小于液体的 lg 值时,这些液体便不能在自身的吸附膜上铺展,这种现象叫做自憎现象； 5） 表面活性剂对润湿性的影响 可利用表面活性剂以转变体系润湿性质,这主要是从转

28、变液体的表面张力入手；通过表面活 性剂在界面上的吸附而使液体表面 张力下降到能在固体表面上铺展； 1 润湿剂 cmc 和 cmc 值最低的表面活性剂应是最有效的润湿 剂； 2 固体表面改性剂 表面活性剂也可通过物理吸附或化学吸附以转变固体表面的组成和结构,使高能表面变为低能表面,而降低润湿性； 如表面活性剂的亲水基在固体表面产生化学吸附,而使憎水基朝外,就这亦有利于降低固体的表面能而使其润湿性降低, 举例甲基氯硅烷与固体表面上的羟基作用,释出氯化氢,形成化学键 Si-O 键,一般的棉布因纤维中有醇羟基团而呈亲水性, 第 6 页,共 15 页所以很易被水沾湿,不能防雨,如接受季胺盐类活性剂与氟氢

29、化合物混合处理后,表面活性剂的极性基与纤维的醇羟基结合而 憎水基朝向空气,从而使棉布表面从润湿变为不润湿,由此方法可做成雨衣或防水布； 以上争论的是极性固体的表面改性；如为非极性固体表面,如通过表面活性剂的吸附形成亲水基向外的吸附层就可使憎水表面 变为亲水表面,即使其润湿性提高, 6）固体粒子在界面上的位置与浮选 11,阳离子表面活性剂通常不能作为润湿剂使用； 缘由：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,而憎水基指向溶液反而增大固面的憎水性,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； 12,作为润湿剂分子的结构特点 亲油基链不宜太长,且带有支链

30、；亲水链在亲油链地中间；亲油基链上最好带有多个亲水基；亲水基与溶剂的作用不 宜太强； 由于润湿取决于在动态条件下表面张力降低的才能,因此润湿剂不仅应具有良好的表面活性,而且既要能降低表面张力又要能 扩散性好,能很快吸附在新的表面上； 13,润湿方面的应用：矿物的泡沫浮选； 金属的防锈,缓蚀； 织物的防水,防油处理；农药中的应用； 14,降低润湿作用：原理是用表面活性物质的极性部分挑选性吸附,非极性部分向外呈憎水性；例：一次性抽血器,防水整理 剂；增加润湿作用：农药喷洒 15,表面活性剂的起泡和稳固作用 泡沫是气体分散在液体中的分散体系；气体是分散相,液体是分散介质；泡沫是一种热力 学不稳固体系

31、,泡沫的稳固性主要取 决于排液快慢和液膜的强度,影响泡沫稳固性的主要因素,就是影响液膜厚度和表面膜强度的因素； 泡沫的稳固性与那些条件相关呢？ 1）表面张力 降低局部表面张力,表面张力低易于产生泡沫但不能保持泡沫有较好的稳固性； 2）界面膜的性质 破坏界面膜的弹性使其失去自动修复作用 3）表面张力的修复作用 降低膜黏度 4）表面电荷 固体颗粒 5）泡内气体的扩散 总之：液膜的强度最重要；能形成稳固泡沫的液体,必需有两个或两个以上组分； 起泡剂只在确定条件下（搅拌,鼓气等）具有良好的起泡才能,但生成的泡沫不愿定长期； 为了提高泡沫的长期性,会加入增加泡沫稳固性的表面活性剂,称为稳泡剂； 16,消

32、泡剂 是指能够破除已经存在的泡沫的物质； 抑泡剂是指能够阻挡泡沫的产生的物质； 自然油脂,矿物油 1降低局部表面张力 固体颗粒 2破坏界面膜的弹性使其失去自动修复作用 合成表面活性剂 降低膜黏度 34固体颗粒 无论是消泡剂或是抑泡剂,都是易于在溶液表面铺展的液体； 17,起泡和消泡的应用：起泡作用在灭火中的应用；起泡作用在原油开采中的应用； 18,乳状液 定义：将一种或一种以上的液体以液珠的形式匀称分散到另一种与之不相溶的液体之中所形成 的分散体系； 形成条件： 必需有互不相溶的两相； 必需有乳化剂的存在；必需有适当的搅拌条件； 乳状液分类： 例：油包水（ W/O ）型 奶油 ；水包油（ O/

33、W ）型 乳；多重型（ W/O/W ）型 冰淇淋 乳状液的特点：多相体系,相界面积大,表面自由能高,热力学不稳固系统； 乳化剂的作用：表面活性剂；降低界面张力；在分散相表面形成疼惜膜 19,乳状液类型的鉴别： 稀释法： 水包油型乳状液能与水混溶；油包水型乳状液能与油混溶； 第 7 页,共 15 页电导法： 利用水和油的电导率相差很大的原理；水包油型乳状液电导率大,可使电路中串联的氖灯发光； 染色法：加入“苏丹 III ”：“苏丹 III ”为油溶性染料；在乳状液加入少量“苏丹 III ”染料,油包水乳状液整体呈红色； 水包油乳状液,染料保持原状；加入亚甲基蓝：亚甲基蓝为水溶性；在乳状液加入少量

34、亚甲基蓝染料,水包油乳状液整体呈 蓝色；油包水乳状液染料保持原状； 20,影响乳状液稳固性的因素 ：表面张力； 界面膜的性质； 界面电荷； 乳状液分散介质的黏度； 固体粉末的加入； 界面膜的强度和紧密程度是预备乳状液稳固性的重要因素；因此要留意两方面： 子能够吸附于油水界面上,形成高强度的界面膜； 挑选相宜分子结构的乳化剂； 21,影响乳状液类型的因素：主要取决于乳化剂的类型 使用足量的乳化剂保证有足够的乳化剂分 1） HLB 值 表面活性剂的 HLB 值可预备形成乳状液的类HLB 用途 型： 3 6 W /O 乳化剂 HLB 2 6: 形成 W/O 型乳状液； 7 9 润湿剂 HLB 12

35、18: 形成 O/W 型乳状液； 可依据 HLB 值挑选乳化剂： HLB ,亲油, 8 亲水； 15 18 增溶剂 2）相体积理论 W/O 型 W/O或 O/W 型 O/W型 0%25.98%74.02%100%3）定向楔理论 .4） 可以通过测定乳化剂的亲油基和亲水基的截面积,然后用 A 极 /A 非极 来判定； 规章：当 A极 A 非极 时,形成 O/W型乳状液；A 极A 非极 时,形成 W/O 型乳状溶解度规章：当表面活性剂在某一相中的溶解度较大时,该相通常是连续相外相； 当 液； 习惯上用支配常数 k 来衡量乳化剂分子在油水两相中的溶解度； 支配系数比较大时, 简洁得到 O/W 型乳状

36、液, 支配系数越大, O/W 型乳状液越稳 固； 支配系数比较小时,就为 W/O 型乳状液,支配系数越 W/O 型乳状液越稳固； 小, 5）容器器壁的影响 假如容器表面是亲水的,就水为连续相,不易被分解,形成 解,形成 W/O 型乳状液； O/W 型乳状液；假如容器表面是亲油的,就油为连续相,不易被 分 6）固体粉末为乳化剂 固体粒子的大部分应处在分散介质中；故易被水润湿的粘土, A12O3微粒,易成 OW 型；易被油润湿的 炭黑,石墨粉易成 WO 型 7）界面张力差理论 一个界面膜必有两个面,故有两个 ； 较大的相易成为分散相；因这样可削减该面的面积,结果是在 高这边的液体就成了内相（分散相

37、） 22,乳状液稳固性的测定方法 测定破乳时间：通过测定确定温度下乳状液的分层时间；高速离心沉降法：测定乳状液析出的油或水量；测定 电位： 对于 O/W 型乳状液,当 电位越大,说明乳状液越稳固；测定电稳固性：破乳电压越高,说明乳状液越稳固； 23,乳化剂是能够帮忙乳状液形成和保持稳固的物质；乳化剂主要是合成的表面活性剂,自然高分子物质和固体粉末； 乳化剂分为：阴离子,阳离子,两性和非离子四类； 24,乳状液的分层,变型和破乳是乳状液不稳固性的三种表现方式 分层：一种乳状液变成了两种乳状液,一层中分散相比原先的多,另一层中相反；分层过程中,界面膜未破坏,故分层并未破 乳,但分层最终将导致破乳；

38、 影响分层的因素：二相密度差 越小越不易分层； 液滴半径 越小越不易分层；液体的粘度 越大越不易分层 变型： O/W 型变成了 W/O 型或相反的过程； 破乳：使乳状液破坏的过程称为破乳或去乳化； 乳状液稳固存在的主要缘由是乳化剂的存在,所以,要破乳就要排除或减弱乳化剂的疼惜才能； 常用的破乳方法有：温度变化；添加无机盐；电破乳；表面活性剂破乳 外观 一般乳状液 微乳液 胶团溶液 不透亮 透亮或半透亮 一般透亮 第 8 页,共 15 页质点大小 m,一般为多分散体系 m,一般为单分散体系 m 一般为球状 球状 稀溶液中为球状 , 溶液中可呈 质点外形 稳固 各种外形 热力学稳固性 不稳固,易于

39、分层 稳固 表面活性剂用量 少,一般不用 多,一般加助剂 浓度大于 cmc 即可 与油,水混溶性 O/W 与水混溶 , W/O 与油混溶 与油,水在确定范畴内可混溶 能增溶油或水直至饱和 第三讲 固体表面的吸附 1, 固体表面特性：表面分子（原子）活动性差；固体表妹的粗糙性和不完整性；固体表面不匀称；固体表面能；固体性质 与历史有关（造成表面自由能数值不同） 固体表面的气体或液体的浓度高于其本体浓度的现象,称为固体的表面吸附； 2,吸附（定义）一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附；物质从流体相浓缩到固体表面 吸附剂：具有吸附才能的固体物质；大的比表面好的化学稳固性（不与吸附质发生反应）

40、良好的热稳固性和机械强度 吸附质：被吸附的物质； 2 吸附平稳 平稳时 : r a= r dr a : 吸附速度 rd : 解吸速度 3 吸附量 单位质量的吸附剂所吸附气体的体积； qV / m 3 -1 单位： m g 体积要换算成标准状况 g-1 单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量； qn / m 单位： mol 3,典型的吸附过程包括四个步骤 待分别的料液通入吸附剂吸附质被吸附在吸附剂表面料液流出吸附质解吸吸附剂再生待分别的料液通入吸附剂 4,吸附的分类 1 物理吸附：溶质与吸附剂之间由于范德华力而产生的吸附； （定向力,诱导力,色散力,氢键力） 2 化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反应,

41、形成坚固的吸附化学键和表面络合物； 3 交换吸附：溶质的离子由于静电引力作用集合在吸附剂表面的带电点上,并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子； 5, 吸附特点 （ 1） 物理吸附 : 放热小,可逆,单分子层或多分子层,挑选性差 （ 2） 化学吸附 : 放热量大,单分子层,挑选性强 吸附剂吸（ 3） 交换吸附 : 附后同时放出等量的离子到溶液中 物理吸附与化学吸附的比较如右图 6,几种常用的吸附剂 常用的吸附剂有极性 的和非极性的两种； 按其化学结构可分为有机吸附剂,无机吸附剂 有机吸附剂有活性炭,球性炭化树脂,聚酰胺,纤维素,大孔树脂等；无 机吸附剂有硅胶,活性氧化铝 Al2O3nH2O,

42、硅藻土,分子筛等； 例：活性炭吸附非极性有机物；硅胶吸附大极性有机物；活性氧化铝极性强,对水有很强的亲和作用； 7,吸附剂的挑选（相像互溶） ：非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质；高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质；中 等极性吸附剂对两种情形均有吸附才能；孔径与比表面（孔径 6 倍于分子直径） 吸附法提取的生化物质大多是弱极性或非极性,一般选非极性或中等极性； 无机盐的影响：无机盐存在,对吸附不仅无干扰,仍有促进作用（盐析） ； 吸附 pH：假如吸附剂和分子都不表现酸碱性,那吸附与 pH 无关； 假如吸附剂和分子之一表现酸碱性,就吸附与 pH 有关； 详细关系与吸附剂和分子的酸碱性关系

43、而定； 弱酸物质： pHpK （呈分子状态） 中性物质： pH 无影响（不会电离） 第 9 页,共 15 页8,影响吸附的因素 （一）吸附剂结构 1）比表面积 吸附剂的粒径越小,或是微孔更加达,其比表面积越大；吸附剂的比表面积越大,就吸附能越强； 2）孔结构 吸附剂内孔的大小和分布对吸附性能影响很大；孔径太大,比表面积小,吸附才能差；孔径太小,就不利于吸 附质扩散,并对直径较大的分子起屏蔽作用, 3）表面化学性质 （二）吸附质的性质 对于确定的吸附剂,由于吸附质性质的差异,吸附成效也不一样； （三）操作条件 吸附是放热过程,低温有利于吸附,升温有利于脱附 . 第四讲 阴离子表面活性剂 1,阴离

44、子表面活性剂的特性 1）溶解度随温度的变化存在明显的转折点,即在较低的一段温度范畴内溶解度随温度上升特别缓慢,当温度上升到某确定值 时溶解度随温度上升而快速增大, 这个温度叫做表面活性剂的克拉夫特点 Krafft point 一般离子型表面活性剂都有 Krafft 点； 2）一般情形下与阳离子表面活性剂配伍性差,简洁生成沉淀或使溶液变得浑浊,但在一些特定条件下与阳离子表面活性剂复 配可极大地提高表面活性； 3）抗硬水性能差,对硬水的灵敏性表现出羧酸盐 磷酸盐硫酸盐 磺酸盐的变化次序； 4）在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧乙烯链可极大地改善其耐盐性能； 5）在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚

45、氧丙烯链可改善其在有机溶剂中的溶解性,但同时也降低了其生物降解性； 6）羧酸盐在酸中易析出自由羧酸,硫酸盐在酸中可发生自催化作用快速分解,其他类型阴离子表面活性剂在一般条件下是稳 定的； 7）阴离子表面活性剂是家用洗涤剂,工业洗涤剂,干洗剂和润湿剂的重要成分； 2,阴离子表面活性剂的分类 .羧酸盐 carboxylate ：羧酸钠为主,在水中能够电离出羧酸负离子,代表品种如硬脂酸钠, N- 甲基酰胺羧酸盐和雷 米帮 A C17H33CONHRCONH nCOONa油酰氨基羧酸钠； .磺酸盐 sulfonate ：LAS, AOS, MES, SAS, NNO .硫酸盐 sulfate ：SDS

46、, AES； .磷酸盐 phosphate ：有单酯和双酯两种类型；代表品种 PK, PEK 作业 1,简述阴离子表面活性剂的特性（见上面 1） 2,烷基苯磺酸钠结构与性能的关系 溶解度 对于直链烷基苯磺酸钠,烷基取代基的碳原子数越少,烷基链越短,疏水性越差,在室温下越简洁溶解在水中； 反之,碳原子数越多,烷基链越长,疏水性越强,越难溶解； 表面张力 随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的增加,表面张力值呈下降趋势；这里所指的表面张力是表面活性剂浓度高 于 CMC 时溶液的表面张 力； 润湿力 随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的 增加,表面活性剂的润湿力呈下降趋势； 起泡性 随着直链烷基苯磺酸钠烷

47、基碳原子数的增加,表面活性剂的起泡力增加； 洗净力 随着直链烷基中碳原子数增多,表面活性剂的洗净力逐步提高 ； 3,阐述烷基苯磺酸钠的生产 合成路线：烷基苯磺酸钠的生产路线有多种,如下图所示； 第五讲 阳离子表面活性剂 1, 阳离子表面活性剂的分类 第 10 页,共 15 页胺盐型是伯胺盐,仲胺盐和叔胺盐表面活性剂的总称；它们的性质极其相像,且许多产品是伯胺与仲胺的混合物 季铵盐型是最为重要的阳离子表面活性剂品种；既可溶于酸性溶液,又可溶于碱性溶液,具有一系列优良的性 R2 N R3 .X 质,而且与其他类型的表面活性剂相容性好 ；结构通式如右图 杂环型：吗啉型 ,吡啶型 ,咪唑型,哌嗪型,喹

48、啉型 鎓盐型 依据携带正电荷的原子不同,阳离子表面活性剂仍包括鏻盐,锍盐,鉮盐和碘鎓化合物等； 2, 阳离子表面活性剂的性质 1） 溶解性 一般情形下水溶性很好随着烷基碳链长度的增加, 有影响带有 C15以下烷基链的活性剂易溶于水,而 水溶性呈下降趋势疏水性烷基链的个数和链上的取代基对溶解性能也 C15以上的就水溶性较低,难溶于水单长链烷基季铵盐能溶于极性溶剂, 但不溶于非极性溶剂 双长链烷基季铵盐几乎不溶于水,而溶于非极性溶剂 季铵盐的烷基含不饱和基团时,能增加它们的 水溶性； 2） Krafft 温度点 当表面活性剂溶液为过饱和状态时, Krafft 点应是离子型表面活性剂单体, 胶束和未

49、溶解的表面活性剂固体共存的三相点 Krafft 点越高,说明该表面活性剂越难溶,溶解度越低；反之, Krafft 点越低,说明该表面活性剂越简洁溶解,溶解性能越 好同系物的碳氢链越长其 Krafft 点的温度越高,通过 Krafft 点可以衡量表面活性剂的溶解性能；通常 Krafft 点与表面 活性剂疏水基碳链的长度呈线性关系 Krafft 点 a + bn a, b 是常数, n 为碳链所含碳原子的个数 . 依据上述关系式,碳链越长, n 值越大,就 Krafft 点越高 3） 表面活性 随着烷基碳链长度的增加, 表面张力逐步下降 降低到确定数值时又随溶液浓度的上升而增加 分子结构相同时 ,

50、 在确定范畴内, 表面张力随活性剂溶液的浓度上升而降低, 4） 临界胶束浓度 烷基碳链长度增加,临界胶束浓度降低 3,合成阳离子表面活性剂的主要反应是 N- 烷基化反应,其中叔胺与烷基化试剂作用,生成季铵盐的反应也叫做季铵化反应； 4,阳离子表面活性剂的应用：消毒杀菌剂； 腈纶匀染剂； 抗静电剂； 矿物浮选剂； 相转移催化剂； 织物松软剂 阳离子表面活性剂最突出的特点具有消毒杀菌作用 5,阳离子表面活性剂在水溶液中显现正电性,形成带正电荷的表面活性离子；与阴离子和非离子表面活性剂相比,使用量相 对较少； 第六讲 两性表面活性剂 1,广义地说：所谓两性表面活性剂,是指同时具有两种离子性质的表面活

51、性剂； 通常所说的两性表面活性剂,是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂；换言之,单就两性表面活性剂结构来讲,在亲水基 一端既有阳离子 + 也有阴离子 - ； 2,两性表面活性剂的特性 1）具有等电点 2） 可以和全部其他类型的表面活性剂复配 3） 毒性低,对皮肤眼睛刺激性小 4） 耐硬水性和耐高浓度电解质 性 5）良好的生物降解性 3,两性表面活性剂的分类 1） 按阴离子部分的亲水基团分类：羧酸盐型,磺酸盐型,硫酸酯盐型,磷酸酯盐型 2 ）按整体化学结构分类：甜菜碱型,咪唑啉型,氨基酸型,氧化胺型 4,两性表面活性剂的性质 1） 两性表面活性剂的等电点 2） 临界胶束浓度与 pH 的关系 3

52、）pH 对表面活性剂溶解度和发泡性的影4）在基质上的吸附 量及杀菌性与 pH 的关系 5）甜菜碱型表面活性响 CMC 与碳链长度的关6） 两性表面活性剂的溶解度和 Krafft 点 7） 表面活 剂 性剂结构对钙皂分散力的影响 8） 去污力 系 5,两性表面活性剂的应用：洗涤剂及香波组分；杀菌消毒；纤维松软剂；缩绒剂；抗静电剂；金属缓蚀剂；电镀助剂 第七讲 非离子表面活性剂 1,非离子型表面活性剂在水溶液中不电离；其亲水基主要是由具有确定数量的含氧基团（醚基或羟基） 与水构成氢键实现溶解的一类表面活性剂； 2,非离子表面活性剂特点 第 11 页,共 15 页胺盐型是伯胺盐,仲胺盐和叔胺盐表面活

53、性剂的总称；它们的性质极其相像,且许多产品是伯胺与仲胺的混合物 季铵盐型是最为重要的阳离子表面活性剂品种；既可溶于酸性溶液,又可溶于碱性溶液,具有一系列优良的性 R2 N R3 .X 质,而且与其他类型的表面活性剂相容性好 ；结构通式如右图 杂环型：吗啉型 ,吡啶型 ,咪唑型,哌嗪型,喹啉型 鎓盐型 依据携带正电荷的原子不同,阳离子表面活性剂仍包括鏻盐,锍盐,鉮盐和碘鎓化合物等； 2, 阳离子表面活性剂的性质 1） 溶解性 一般情形下水溶性很好随着烷基碳链长度的增加, 有影响带有 C15以下烷基链的活性剂易溶于水,而 水溶性呈下降趋势疏水性烷基链的个数和链上的取代基对溶解性能也 C15以上的就

54、水溶性较低,难溶于水单长链烷基季铵盐能溶于极性溶剂, 但不溶于非极性溶剂 双长链烷基季铵盐几乎不溶于水,而溶于非极性溶剂 季铵盐的烷基含不饱和基团时,能增加它们的 水溶性； 2） Krafft 温度点 当表面活性剂溶液为过饱和状态时, Krafft 点应是离子型表面活性剂单体, 胶束和未溶解的表面活性剂固体共存的三相点 Krafft 点越高,说明该表面活性剂越难溶,溶解度越低；反之, Krafft 点越低,说明该表面活性剂越简洁溶解,溶解性能越 好同系物的碳氢链越长其 Krafft 点的温度越高,通过 Krafft 点可以衡量表面活性剂的溶解性能；通常 Krafft 点与表面 活性剂疏水基碳链

55、的长度呈线性关系 Krafft 点 a + bn a, b 是常数, n 为碳链所含碳原子的个数 . 依据上述关系式,碳链越长, n 值越大,就 Krafft 点越高 3） 表面活性 随着烷基碳链长度的增加, 表面张力逐步下降 降低到确定数值时又随溶液浓度的上升而增加 分子结构相同时 , 在确定范畴内, 表面张力随活性剂溶液的浓度上升而降低, 4） 临界胶束浓度 烷基碳链长度增加,临界胶束浓度降低 3,合成阳离子表面活性剂的主要反应是 N- 烷基化反应,其中叔胺与烷基化试剂作用,生成季铵盐的反应也叫做季铵化反应； 4,阳离子表面活性剂的应用：消毒杀菌剂； 腈纶匀染剂； 抗静电剂； 矿物浮选剂；

56、 相转移催化剂； 织物松软剂 阳离子表面活性剂最突出的特点具有消毒杀菌作用 5,阳离子表面活性剂在水溶液中显现正电性,形成带正电荷的表面活性离子；与阴离子和非离子表面活性剂相比,使用量相 对较少； 第六讲 两性表面活性剂 1,广义地说：所谓两性表面活性剂,是指同时具有两种离子性质的表面活性剂； 通常所说的两性表面活性剂,是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂；换言之,单就两性表面活性剂结构来讲,在亲水基 一端既有阳离子 + 也有阴离子 - ； 2,两性表面活性剂的特性 1）具有等电点 2） 可以和全部其他类型的表面活性剂复配 3） 毒性低,对皮肤眼睛刺激性小 4） 耐硬水性和耐高浓度电解质 性

57、 5）良好的生物降解性 3,两性表面活性剂的分类 1） 按阴离子部分的亲水基团分类：羧酸盐型,磺酸盐型,硫酸酯盐型,磷酸酯盐型 2 ）按整体化学结构分类：甜菜碱型,咪唑啉型,氨基酸型,氧化胺型 4,两性表面活性剂的性质 1） 两性表面活性剂的等电点 2） 临界胶束浓度与 pH 的关系 3）pH 对表面活性剂溶解度和发泡性的影4）在基质上的吸附 量及杀菌性与 pH 的关系 5）甜菜碱型表面活性响 CMC 与碳链长度的关6） 两性表面活性剂的溶解度和 Krafft 点 7） 表面活 剂 性剂结构对钙皂分散力的影响 8） 去污力 系 5,两性表面活性剂的应用：洗涤剂及香波组分；杀菌消毒；纤维松软剂；

58、缩绒剂；抗静电剂；金属缓蚀剂；电镀助剂 第七讲 非离子表面活性剂 1,非离子型表面活性剂在水溶液中不电离；其亲水基主要是由具有确定数量的含氧基团（醚基或羟基） 与水构成氢键实现溶解的一类表面活性剂； 2,非离子表面活性剂特点 第 12 页,共 15 页胺盐型是伯胺盐,仲胺盐和叔胺盐表面活性剂的总称；它们的性质极其相像,且许多产品是伯胺与仲胺的混合物 季铵盐型是最为重要的阳离子表面活性剂品种；既可溶于酸性溶液,又可溶于碱性溶液,具有一系列优良的性 R2 N R3 .X 质,而且与其他类型的表面活性剂相容性好 ；结构通式如右图 杂环型：吗啉型 ,吡啶型 ,咪唑型,哌嗪型,喹啉型 鎓盐型 依据携带正

59、电荷的原子不同,阳离子表面活性剂仍包括鏻盐,锍盐,鉮盐和碘鎓化合物等； 2, 阳离子表面活性剂的性质 1） 溶解性 一般情形下水溶性很好随着烷基碳链长度的增加, 有影响带有 C15以下烷基链的活性剂易溶于水,而 水溶性呈下降趋势疏水性烷基链的个数和链上的取代基对溶解性能也 C15以上的就水溶性较低,难溶于水单长链烷基季铵盐能溶于极性溶剂, 但不溶于非极性溶剂 双长链烷基季铵盐几乎不溶于水,而溶于非极性溶剂 季铵盐的烷基含不饱和基团时,能增加它们的 水溶性； 2） Krafft 温度点 当表面活性剂溶液为过饱和状态时, Krafft 点应是离子型表面活性剂单体, 胶束和未溶解的表面活性剂固体共存

60、的三相点 Krafft 点越高,说明该表面活性剂越难溶,溶解度越低；反之, Krafft 点越低,说明该表面活性剂越简洁溶解,溶解性能越 好同系物的碳氢链越长其 Krafft 点的温度越高,通过 Krafft 点可以衡量表面活性剂的溶解性能；通常 Krafft 点与表面 活性剂疏水基碳链的长度呈线性关系 Krafft 点 a + bn a, b 是常数, n 为碳链所含碳原子的个数 . 依据上述关系式,碳链越长, n 值越大,就 Krafft 点越高 3） 表面活性 随着烷基碳链长度的增加, 表面张力逐步下降 降低到确定数值时又随溶液浓度的上升而增加 分子结构相同时 , 在确定范畴内, 表面张