第十二章、表面活性劑理論ppt課件

1、第十二章、表面活性劑理論第一節(jié)、表面活性劑的溶液1.親水基和親油基：表面活性劑分子是由親水基和親油基兩部分構(gòu)成的。如十二烷基硫酸鈉，親水基為-SO4Na部分，是極性基團(tuán)并具有較強(qiáng)的親水性，親油基是分子中烴基部分。2.定向排列：表面活性劑溶于水后，其分子在水面上呈有序排列，親水基朝向水相，親油基則深入油相，其結(jié)果是引起界面性質(zhì)變化。3.膠束形成：表面活性劑溶于水后，當(dāng)達(dá)到一定濃度，則會(huì)形成膠束。第二節(jié)、乳化作用一、乳狀液的概念：兩種互不相溶的兩相，如油相和水相，其中一相以微小粒子液滴獲液晶分散在另一相中所形成的體系稱為乳狀液，也稱乳化體。 在乳化液中以微小粒子或液滴形式存在的那一相稱為分散相，或

2、稱為內(nèi)相；而包圍在它外面的液體稱為分散介質(zhì)，或稱為外相、連續(xù)相。 將水與油混合，形成兩種類型乳狀液。一種是油分散在水中，油是分散相、內(nèi)相，水是分散介質(zhì)或連續(xù)相，形成的是水包油型乳狀液，可表示為油/水O/W），如牛奶、豆?jié){等；另一類正相反，則為水/油W/O），如人造奶油等。 一般乳狀液的外觀常是乳白色不透明的液體，這種外觀現(xiàn)象與分散相顆粒的大小密切相關(guān)。微粒大小um) 外觀 微粒大小(um)- 外觀1.0 乳白色 0.1-0.05 乳白色半透明1.0-0.1 藍(lán)白色 0.05 透明 當(dāng)分散相微粒直徑大于入射光的波長時(shí)，主要發(fā)生光的反射，表現(xiàn)為不透明；當(dāng)分散相微粒直徑小于入射光的波長時(shí)，則發(fā)生光的

3、散射或透射，而呈現(xiàn)半透明或透明。 顆粒大小對(duì)產(chǎn)品的外觀非常重要。工業(yè)上加入乳化劑表面活性劑并使用機(jī)械進(jìn)行攪拌，使其達(dá)到乳化目的。二、乳化液類型鑒別方法鑒別乳化液的類型油/水，還是水/油1.稀釋法：將乳狀液置于玻璃上，然后滴加水，能與水相混合溶的，為油/水型，否則為水/油型。2.染色法：加入由性染料蘇丹紅，振搖，若整個(gè)乳狀液呈紅色，則為水/油型。若分散相液滴呈紅色，則為油/水型3.電導(dǎo)法：燈亮，電導(dǎo)大，是油/水型。4.濾紙過濾法：滴于濾紙上，若液體很快展開，則是油/水型。5.熒光法：在熒光顯微鏡下，觀察乳狀液，整個(gè)乳狀液都發(fā)出熒光的為水/油型；只有一些小點(diǎn)發(fā)出熒光的為油/水型。因?yàn)橛袡C(jī)物表面活性

4、劑大多顯熒光，水無熒光。三、乳狀液的穩(wěn)定性 油和水在表面活性劑即乳化劑的作用下可制得相對(duì)穩(wěn)定的乳狀液。盡管如此，乳狀液仍然是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，具有較大的界面能，且液珠有著聚結(jié)的趨勢(shì)等。為了使制得的乳狀液具有較好的穩(wěn)定性，應(yīng)從選擇適宜的乳化劑、降低界面張力、增加界面膜的強(qiáng)度等因素來考慮。1.依據(jù)乳狀液類型選擇乳化劑：制備油/水型乳狀液，一般選用在乳狀液的水相中溶解度較大的乳化劑，通常多為低價(jià)的離子型表面活性劑。由于離子型表面活性劑分子在界面定向吸附時(shí)，極性基團(tuán)朝向水，非極性基團(tuán)伸向油相，是分散的油相液珠表面帶電，同種電荷排斥，而使分散體系穩(wěn)定。 制備水/油型乳狀液，要求乳化劑在分散介質(zhì)油相中的溶

5、解度好，通常多為非離子型表面活性劑，或高價(jià)的陰離子表面活性劑也有利于水/油型。由于非離子在水相表面通過氫鍵形成一層界面膜，降低界面張力，而使水相的液珠不易聚集，使體系穩(wěn)定。2.界面膜的形成：因?yàn)槿榛瘎┑募尤耄档土吮砻鎻埩?，同時(shí)因?yàn)槿榛瘎┒ㄏ蚺帕卸纬山缑婺ぁ＝缑婺た杀ＨA分散相液珠不易相互碰撞而發(fā)生聚結(jié)。混合乳化劑的使用對(duì)形成界面膜有利。離子型表面活性劑加入極性有機(jī)物油溶性），如脂肪醇、脂肪胺及脂肪酸等，使乳化劑穩(wěn)定，這類物質(zhì)叫做助乳化劑。3.分散相液電荷：分散相電荷的存在，增加乳狀液的穩(wěn)定性。4.分散介質(zhì)黏度：分散介質(zhì)黏度大，可使分散的液珠運(yùn)動(dòng)受阻，減緩業(yè)主之間的碰撞，不易發(fā)生聚結(jié)，使乳狀液

6、穩(wěn)定。一般加入高分子聚合物可使分散介質(zhì)黏度增大，還對(duì)液珠表面形成堅(jiān)硬界面膜有利，也可提高乳狀液穩(wěn)定性。蜂蠟、CMC四、乳狀液的三種不穩(wěn)定形式1.分層：乳狀液中由于上下部分出現(xiàn)分散相的濃度差的現(xiàn)象，稱為乳狀液的分層。如牛奶上層含脂肪量增加。密度黏度 速度 r半徑，Stokes定律2.變型：有一種型式變?yōu)榱硪环N型式，如油/水變?yōu)樗?油，也叫做轉(zhuǎn)相內(nèi)外相互變）。3.破乳：指乳液完全破壞，造成油水兩相分離。溫度、攪拌、稀釋、加入電解質(zhì)等可促使破乳。另外，酸敗、氧化都有不利影響。 以上過程，可以單獨(dú)發(fā)生，也可同時(shí)出現(xiàn)，是化妝品應(yīng)該避免的。2gr2(1-2)9=第三節(jié)、乳化劑的選擇*一、HLB值的意義乳化

7、劑分子結(jié)構(gòu)中具有親水基和親油基，他們?cè)谌榛倪^程中對(duì)于形成乳狀液類型起什么作用，人們一直試圖回答這個(gè)問題。葛利芬Griffin)首先提出HLB的概念：HLB是分子中親水和親油的兩個(gè)相反基團(tuán)的大小和作用的平衡表示。簡單說，HLB表示親水親油的平衡hydrophlile lipophile balance)。實(shí)際上，HLB值是由分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性強(qiáng)弱或分子中的水和作用決定的。HLB值高表示它的親水性強(qiáng)，反之，則表示親油性強(qiáng)。通過它的大小，可以預(yù)測(cè)乳化劑的性能、作用等。HLB制的范圍及其應(yīng)用HLB值的范圍 運(yùn)用 HLB值 運(yùn)用1.5-3.0 消泡劑 8-18 油/水型乳化劑3-6 水/油性乳化劑

8、13-15 洗滌劑7-9 潤濕劑 15-18 增熔劑由上述所知， HLB值3-6適于作水/油性乳化劑 ； 8-18適于作油/水型乳化劑。人們習(xí)慣上，把HLB值分成20個(gè)單位。高親水，低親油。二、HLB值的計(jì)算1。按照分子基團(tuán)的結(jié)構(gòu)來計(jì)算將乳化劑分子結(jié)構(gòu)分解為一些基團(tuán)，根據(jù)每個(gè)基團(tuán)對(duì)HLB值的貢獻(xiàn)大小可分正負(fù)來計(jì)算HLB值。親水基團(tuán) 基團(tuán)數(shù)值 親水基團(tuán) 數(shù)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-游離 2.4 -CH-

9、-0.475-COOH 2.1 -(CH2CH2CH2O)- -0.15-OH 1.9N公式:HLB=親水基團(tuán)數(shù)值+親油基團(tuán)+7例子：油酸十八碳烯酸鈉，甲基、次甲基、烯碳皆為-0.475，羧酸鈉為19.1，代入公式：HLB=19.1-17（-0.475）+7=18月桂醇硫酸鈉十二醇硫酸酯鈉）HLB=38.7-12 0.475+7=402.按親水-親油基團(tuán)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算（1多元醇的脂肪酸酯經(jīng)驗(yàn)公式HLB=201-S/A）S為酯皂化值A(chǔ)為脂肪酸的酸酯一般是測(cè)出來的）如：單硬脂酸甘油脂S為161，A為198HLB=201-161/198）=3.8（2難以測(cè)得皂化值的脂肪酸酯HLB=（E+P）/5E為

10、氧化乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%，P為多元醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%如：某種聚氧乙烯失水山梨醇羊毛酸酯，其含氧化乙烯65.1%，多元醇為6.7%，那么HLB=（65.1+6.7)/5=14.4（3聚氧乙烯與脂肪醇縮合物HLB=E/5 E為分子中親水基氧化乙烯質(zhì)量占分子總質(zhì)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在化妝品中，常用兩種或兩種以上乳化劑，HLB值的計(jì)算 HLB=WAWBHLBAWAHLBA+WB常用乳化劑的HLB值化學(xué)名稱 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失水山梨醇單油酸酯 Span80 4.3失水山梨醇單硬脂酸酯 Span60 4.7單硬脂酸甘油酯 Aldo28 3.8-5.5失水山梨醇單棕櫚酸酯 Span40 6.7失水山梨