章SAA的作用原理课件

荷叶上的水珠的表面张力作用表面活性剂化学1表面活性剂化学2

因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。

在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为零，但在表面的一个水分子却不如此。一表面张力的产生表面活性剂化学3二表面张力的测定方法(1)滴重法:（比较精确而且简便）此法是测定表面及界面张力最普遍的方法，它是通过液体试样慢慢从垂直放置的玻璃管滴下，测定滴下每滴的平均质量m，根据下式求液体的表面张力。γ=mgF/r=VρgF/Rr：毛细管的滴头半径；F：留在玻璃管末端部分液体的校正系数F=1/2Πf（2）环法

它是以细铂丝环与溶液试样接触，测定从液面拉开它时所需的最大力W,然后用下式计算表面张力。表面活性剂化学4γ=WF/4∏RW：拉开铂环的最大力；R:铂圆环的平均半径；F：校正系数（3）吊片法

用薄板代替环法中的环，让薄板刚好与溶液试样垂直接触，测出维持此位置所需向上的拉力P，带入下式求试样的表面张力：γ=P/2(L+L0)P:由环法测定的拉力；L:薄板宽度;L0:薄板厚度。表面活性剂化学5（4）细管上升法（精确度高）

测定原理：将一支毛细管插入液体中,液体将沿毛细管上升,升到一定高度后,毛细管内外液体将达到平衡状态,液体就不再上升了。此时,液面对液体所施加的向上的拉力与液体向下的力相等。则表面张力：γ=△ρRg/2(h+r/3)式中γ为表面张力,R为毛细管的半径,h为毛细管中液面上升的高度,△ρ为界面两相的密度差,g为当地的重力加速度。表面活性剂化学6表面活性剂化学7滴外形法最大气泡法其它测定方法表面活性剂化学82-2表面活性剂胶束

表面活性剂的表面活性源于其分子的两亲结构，亲水基团使分子有进入水的趋向，而憎水基团则竭力阻止其在水中溶解而从水的内部向外迁移，有逃逸水相的倾向，而这两倾向平衡的结果使表面活性剂在水表的富集，亲水基伸向水中，憎水基伸向空气，其结果是水表面好像被一层非极性的碳氢链所覆盖，从而导致水的表面张力下降。一胶束的形成表面活性剂化学9

表面活性剂在界面富集吸附一般的单分子层，当表面吸附达到饱和时，表面活性剂分子不能在表面继续富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促使基分子逃离水环境，于是表面活性剂分子则在浓液内部自聚，即疏水基在一起形成内核，亲水基朝外与水接触，形成最简单的胶团。而开始形成胶团时的表面活性剂的浓度称之为临界胶束浓度。临界胶束浓度表面活性剂化学10临界胶束浓度cmc：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度,简称cmc。图2-1表面活性剂在水中的排列形式表面活性剂化学11

当溶液达到临界胶束浓度时，溶液的表面张力降至最低值，此时再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力不再降低而是大量形成胶团，此时溶液的表面张力就是该表面活性剂能达到的最小表面张力，用γcmc表示。临界胶束浓度下的表面张力

表面活性剂化学12

二临界胶束浓度的测定方法

临界胶束浓度CMC可以看作对溶液的表面活性的一种量度。CMC越小，则表示表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。CMC是表面活性剂水溶液的性质发生显著变化的一个“分水岭”，体系的多种性质在CMC附近都会发生一个显著的变化。因此，可以通过测定溶液中表面活性剂浓度从0逐渐增大的过程体系的某些物理性质的变化，可以测定CMC。表面活性剂化学13图2-2十二烷基硫酸钠水溶液的性质随浓度的变化1表面张力法

表面张力开始时随着溶液浓度的增加急剧下降，到达一定浓度后则变化缓慢或不再变化，以表面张力对浓度的对数作图得到表面活性剂的浓度即为临界胶束浓度。表面活性剂化学142电导法

此法适用于离子型表面活性剂临界胶束浓度的测定方法。测定表面活性剂溶液不同浓度时的电阻，计算出的电导率或摩尔电导率，作电导率或摩尔电导率对浓度的关系曲线，其转折点的浓度即为表面活性剂的临界胶束浓度。表面活性剂化学15表面活性剂化学16

3增溶法

利用烃类或某些染料等不溶或低溶解度的物质在表面活性剂溶液中溶解度的变化测定临界胶束浓度的方法。当烃类或不溶性染料的浓度急剧增加，根据溶液浊度的变化即可比较容易的测出临界胶束浓度。4染料法

利用某些染料的颜色或荧光在水中和在胶团中具有明显的差别。表面活性剂化学17表面活性剂化学18

5光的散射法

表面活性剂在溶液中缔合成胶束时，溶液的散射光强度增加，利用光的散射-浓度图可以从图中的突变点求出临界角束浓度。表面活性剂化学19三影响临界角束浓度的因素1C-H链的长度

表面活性剂疏水基中C原子数增加，碳链加长，其临界胶束浓度降低。lgcmc=A-Bm2C-H链的分支

疏水基团C-H链带有分支的表面活性剂，比相同C原子数的直链化合物的临界胶束浓度大得多。表面活性剂化学203极性基团的位置

极性基团越靠近C-H链的中间位置，临界胶束浓度越大。表面活性剂化学214C-H链中其他取代基的影响

C-H中极性基团数量的增加、亲水性提高，表面活性剂的cmc增大。表面活性剂化学225疏水链的性质

疏水基团结构不同，表面活性剂的表面活性不同，也不相同。疏水基团的疏水性越强，比相同C原子数相同亲水基的其他表面活性剂易形成临界胶束，cmc也低得多。表面活性剂化学236亲水基团的种类

离子型表面活性剂的cmc比非离子型表面活性剂的cmc高得多。离子型SAA的cmc约为聚氧乙烯型非离子SAA的100倍。表面活性剂化学247温度对胶束形成的影响Krafft点：1%的离子型SAA的溶液的溶解度随着温度的升高而增加，当达到某一温度时，SAA的溶解度突然增大，SAA溶液由浑浊忽然变澄清时的温度，被称为离子型SAA的krafft点。C．P点（浊点）：1%的非离子型SAA溶液溶解度随着温度的升高降低，当达到一定温度时，非离子SAA溶液由澄清变浑浊时的温度，被称为非离子SAA的C.P点。表面活性剂化学25四胶束的形状和大小

通过光的散射法对胶束的研究，发现胶束随着浓度的升高变化的顺序为：表面活性剂化学26图2-3胶团随溶液浓度的变化情况胶束的形状表面活性剂化学27球状棒状层状块状胶束聚集数=胶束量/MSAA五胶束作用

（1）乳化作用：指将一种液体的细小颗粒分散于另一种不相溶的液体中，所得到的分散体系称为乳液。

（2）泡沫作用：气体分散在液体中的分散体系；

（3)分散作用：一种或多种物质分散在另一种物质中所构成的体系；表面活性剂化学28(4)增溶现象：表面活性剂在水中达到cmc后，一些水不溶性或微粒性药物在胶束溶液中的溶解度可显著增加，形成透明胶体溶液，这种现象称增溶。表面活性剂化学292-3SAA结构与性能的关系一SAA的亲水性：亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophilebalance，HLB)系表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。数值范围：HLB值范围为0-40，其中非离子表面活性剂HLB值范围为0-20。HLB值愈大，亲水性愈强；HLB值愈大，亲水性愈强；HLB值愈小，亲油性愈强。HLB值愈小，亲油性愈强。表面活性剂化学30表面活性剂的HLB值应用范围HLB=3-8

可作为W/O型乳化剂HLB=7-9

可作为润湿剂HLB=8-18

可作为O/W型乳化剂HLB=15以上可作为增溶剂表面活性剂化学31

不同HLB的SAA的适用范围按照各种表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB值与表面活性剂性质的关系规律。表1表面活性剂的HLB与应用性能的关系表面活性剂化学32HLB水溶性应用性能脱墨后白度／％1～3不溶于水消泡剂

3～6水溶性差油包水乳液(w/o)476～8与水混溶润湿剂488～lO乳白色分散液水包油(0／w)4910～13透明分散液洗涤剂(O/W)5013～18清澈溶液溶解剂(0／w)51HLB值的计算(1)非离子型表面活性剂的HLB值具有加和性，混合后的HLB值可通过经验式求得：

HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可用HLB基团数表示，则：

HLB=∑(亲水基团HLB)-∑(亲油基团HLB)+7表面活性剂化学33表面活性剂化学34各种类型的SAA的HLB值的计算方法（1）离子型SAA的HLB值：理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可用HLB基团数表示，则：

HLB=∑(亲水基团HLB)-∑(亲油基团HLB)+7Ex：十二烷基硫酸钠的HLB值的计算？（已知：-SO4Na、-CH2-的基团数分别为：38.7和0.475）表面活性剂化学35（2）非离子型SAA的HLB值的计算方法表面活性剂化学36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SAA的HLB介于0-20之间。Ex（1）月桂醇聚氧乙烯醚的分子量为625，氧乙烯分子平均聚合度为20，计算其HLB值。（2）聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酯的皂化值为45.5，分解脂肪酸的酸值为278，求其HLB值。表面活性剂化学37（3）混合表面活性剂的HLB值

非离子型表面活性剂的HLB值具有加和性，混合后的HLB值可通过经验式求得：A,B两种表面活性剂混合之后的HLB值为：HLB=HLBA*A%+HLBB*B%Ex：63%的span20和37%的Tween20混合，计算得到的混合SAA的HLB值。（span20的HLB值为8.6，Tween20的HLB值为16.7）表面活性剂化学38表面活性剂化学39二亲油基团的影响氟代烃基：全氟烷基疏水性最好，表面活性也最好。疏水性大小：氟代烃基＞硅氧烃基＞脂肪族烷基≥环烷烃基＞脂肪族烯烃＞脂肪基芳香烃基＞芳香烃基＞含弱亲水基的烃基三亲水基团的影响阴离子SAA的亲水基种类较多，主要有磺酸基（—SO3Na）、硫酸基、羧酸基和磷酸基；阳离子SAA的亲水基团主要有季铵阳离子；非离子SAA主要有醚键和羟基；其亲水性的规律如下：-SO3Na>-SO4Na>季铵离子>磷酸基>-COOH

>-O->-OH表面活性剂化学40四分子形态的影响亲水基的相对位置对SAA性能的影响：亲水基的位置对SAA亲水性的影响：位于分子中间的SAA>位于分子末端的SAA；亲水基位于中间的的SAA分子润湿能力最强；亲水基位于末端的SAA分子洗涤能力较强。表面活性剂化学412亲油基团结构中分支的影响

带有分支结构的SAA通常润湿性、渗透性较好，但去污力差。表面活性剂化学42五分子量的影响SAA的分子量的大小对其性质的影响比较显著：M较大的SAA洗涤、分散、乳化性较好；M较小的SAA润湿性、渗透性较好；例如：烷基硫酸钠阴离子SAA中，洗涤性能规律如下：C16H33SO4>C14H29SO4Na>C12H25SO4Na表面活性剂化学43六SAA的溶解度对于离子型SAA溶解度随温度的升高而增加，而且存在Krafft点；