表面活性劑第5章

1、2022-3-725.1 5.1.1 表面活性劑的表面活性劑的HLB值值親水親油平衡值親水親油平衡值(Hydrophile-Lipophile Balance)表面活性劑分子中親水基、親油基對油或水的綜合親合表面活性劑分子中親水基、親油基對油或水的綜合親合力，是用來表示表面活性劑的親水親油性強(qiáng)弱的數(shù)值。力，是用來表示表面活性劑的親水親油性強(qiáng)弱的數(shù)值。GriffinHLB值是親水基、親油基之間在大小和力量上的平衡程值是親水基、親油基之間在大小和力量上的平衡程度的量度，反映表面活性劑的兩親性的相對大小。度的量度，反映表面活性劑的兩親性的相對大小。2022-3-73表面活性劑的HLB值表達(dá)式為：HL

2、B值=親水基的親水性親油基的親油性(5.1)(5.1)HLB值是衡量表面活性劑在溶液中性質(zhì)的一個定量指標(biāo)，值是衡量表面活性劑在溶液中性質(zhì)的一個定量指標(biāo)，是表明表面活性劑親水能力的一個重要參數(shù)。是表明表面活性劑親水能力的一個重要參數(shù)。2022-3-74例如例如：石蠟石蠟(C20-40)無親水基,所以 HLB=0,疏水性最大 油酸油酸HLB1,油酸鉀油酸鉀HLB20,十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉HLB40 其它：通過實驗測量分別排于1-40之間。HLBHLB值的值的數(shù)值范圍：數(shù)值范圍： 0 40HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 |HLB值較小易溶于油， HLB值較大

3、易溶于水。親油親水 HLB值表示表面活性劑的親水性2022-3-75 根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑。例如例如：HLB值在26之間，可作油包水型(W/O)的乳化劑；810之間作潤濕劑；1218之間作為水包油型(O/W)乳化劑。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蠟 W/O乳化劑 潤濕劑 洗滌劑 增溶劑 | | 聚乙二醇 O/W乳化劑表面活性劑的表面活性劑的HLB值應(yīng)用范圍值應(yīng)用范圍上圖上圖 不同不同HLB表面活性劑適用范圍表面活性劑適用范圍2022-3-76 HLB的計算和測定是經(jīng)驗性的，但有時有一定規(guī)律。的計算和測定是經(jīng)驗

4、性的，但有時有一定規(guī)律。并不是所有表面活性劑并不是所有表面活性劑HLB值能用公式計算，須用實驗方法加值能用公式計算，須用實驗方法加以驗證。以驗證。2022-3-771. 乳化法n乳化法的原理：用表面活性劑來乳化油相介質(zhì)，當(dāng)表面活性劑的HLB值與油相介質(zhì)所需的HLB值相同時，生成的乳液穩(wěn)定性最好乳液穩(wěn)定性最好。方法方法：配制一系列油相，HLB值互相不同且已知，加入待測的表面活性劑，觀察最穩(wěn)定的乳液，對應(yīng)的HLB值為表面活性劑的HLB值。2022-3-78優(yōu)點(diǎn)：一般的表面活性劑，特殊、新型結(jié)構(gòu)的表面活性劑，都可以采用乳化法測出HLB值，可以得到可靠的結(jié)果。缺點(diǎn)：實驗測量操作復(fù)雜、煩瑣，時間長、費(fèi)時

5、。2022-3-79濁點(diǎn)法的原理： 聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的HLB值與濁點(diǎn)溫度之間有一定的關(guān)系，通過測定濁點(diǎn)可以計算出HLB值。2濁點(diǎn)法、濁數(shù)法、相轉(zhuǎn)變溫度法濁點(diǎn)測定方法濁點(diǎn)測定方法：將1左右的表面活性劑水溶液置于大試管中，液面高50 mm，在甘油浴中邊攪拌邊緩慢加熱，當(dāng)溶液透明度降低而變渾濁時，試管內(nèi)的溫度就是表面活性劑的濁點(diǎn)。2022-3-710使一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)(約10%)的表面活性劑有機(jī)溶劑(可以是正丙醇、二氧六環(huán)等)溶液發(fā)生渾濁所需添加的水的毫升數(shù)。水水 數(shù)數(shù)濁數(shù)濁數(shù): 濁點(diǎn)指數(shù)濁點(diǎn)指數(shù), cloud point index濁數(shù)法2022-3-711水水 數(shù)數(shù) (water num

6、ber)將將1.0g非離子表面活性劑非離子表面活性劑溶于溶于30 mL二氧六環(huán)二氧六環(huán)中中向得到的溶液中滴加向得到的溶液中滴加水水直到溶液直到溶液渾濁渾濁這時候所消耗的這時候所消耗的水水的的體積體積 mL叫水?dāng)?shù)叫水?dāng)?shù)2022-3-712優(yōu)點(diǎn)：測定時采用普通的滴定法即可，簡單易行。缺點(diǎn)：只適用于水溶性較小、分布較窄的表面活性劑。濁點(diǎn)法和濁數(shù)法都十分簡便，但要特別注意待測試樣中濁點(diǎn)法和濁數(shù)法都十分簡便，但要特別注意待測試樣中不能不能有有離子型離子型表面活性劑或其他表面活性劑或其他電解質(zhì)電解質(zhì)存在，微量的離存在，微量的離子型表面活性劑就可以使體系的子型表面活性劑就可以使體系的濁點(diǎn)改變濁點(diǎn)改變20以上

7、。以上。2022-3-713相轉(zhuǎn)變溫度法是用電導(dǎo)儀測定乳液由OW型變?yōu)閃O型時的溫度，由此得知乳液中表面活性劑的HLB值。有關(guān)的計算公式見后。 相轉(zhuǎn)變溫度法2022-3-7143臨界膠束濃度法臨界膠束濃度法cmc與HLB值間有一定的對應(yīng)關(guān)系。溶液很多性質(zhì)如表面張力、滲透壓等在cmc濃度之后，基本保持不變，可以用cmc來測定表面活性劑的HLB值。有關(guān)計算公式見表5.2。2022-3-715優(yōu)點(diǎn)：較簡單缺點(diǎn)：1.沒有考慮表面活性劑立體結(jié)構(gòu)與HLB值間的關(guān)系； 2.誤差較大； 3.對表面活性劑混合物不太適用。2022-3-716分配系數(shù)法分配系數(shù)法的原理：是在一定的油水體系中，通過測定的原理：是在一

8、定的油水體系中，通過測定表面活性劑在油相、水相的分配系數(shù)，計算表面活性劑表面活性劑在油相、水相的分配系數(shù)，計算表面活性劑的的HLB值。從值。從HLB值的定義來講，該法是測定值的定義來講，該法是測定HLB值的值的最好方法之一，它適用于所有的表面活性劑。最好方法之一，它適用于所有的表面活性劑。4分配系數(shù)、溶解度法分配系數(shù)、溶解度法2022-3-717溶解度法：只測定表面活性劑在油相或水相中的溶解度法：只測定表面活性劑在油相或水相中的濃度，存在的問題和分配系數(shù)一樣，在兩相內(nèi)表濃度，存在的問題和分配系數(shù)一樣，在兩相內(nèi)表面活性劑形成的膠束的性質(zhì)不一樣，影響溶解度面活性劑形成的膠束的性質(zhì)不一樣，影響溶解度

9、測量，使測量，使HLB值的計算變得復(fù)雜。值的計算變得復(fù)雜。溶解度法溶解度法2022-3-718優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)活度活度來計算分配系數(shù)較為合理，來計算分配系數(shù)較為合理，缺點(diǎn)：活度測定較困難。缺點(diǎn)：活度測定較困難。有關(guān)的計算公式見表有關(guān)的計算公式見表5.4。 2022-3-719非離子表面活性劑分子中的極性基團(tuán)與水分子之間形成非離子表面活性劑分子中的極性基團(tuán)與水分子之間形成氫鍵會導(dǎo)致焓的變化，測定其相對大小就可以推算出表氫鍵會導(dǎo)致焓的變化，測定其相對大小就可以推算出表面活性劑的面活性劑的HLB值。值。對于混合表面活性劑，只要各種表面活性劑之間沒有相對于混合表面活性劑，只要各種表面活性劑之間沒有

10、相互作用，也可以使用這種方法?；プ饔?，也可以使用這種方法。有關(guān)的計算公式見表有關(guān)的計算公式見表5.5。5水合熱法水合熱法2022-3-720優(yōu)點(diǎn)：該法簡便，優(yōu)點(diǎn)：該法簡便，缺點(diǎn)：需要精密的測量儀器。缺點(diǎn)：需要精密的測量儀器。5水合熱法水合熱法2022-3-721將表面活性劑的親水基、親油基分解為一些基團(tuán)，將表面活性劑的親水基、親油基分解為一些基團(tuán)，每一個基團(tuán)對每一個基團(tuán)對HLB值均有確定的貢獻(xiàn)。每個基團(tuán)值均有確定的貢獻(xiàn)。每個基團(tuán)對對HLB值的貢獻(xiàn)，稱為值的貢獻(xiàn)，稱為HLB基團(tuán)數(shù)基團(tuán)數(shù)。9結(jié)構(gòu)因子法結(jié)構(gòu)因子法 (p.138)各種基團(tuán)的各種基團(tuán)的HLB基團(tuán)數(shù)基團(tuán)數(shù)的的代數(shù)和代數(shù)和，為，為表面活性劑

11、表面活性劑的的HLB值值。表面活性劑的表面活性劑的HLB值的計算公式見表值的計算公式見表5.9、表、表5.10。2022-3-722優(yōu)點(diǎn)：親水基、親油基基團(tuán)數(shù)的數(shù)據(jù)比較全面，優(yōu)點(diǎn)：親水基、親油基基團(tuán)數(shù)的數(shù)據(jù)比較全面，對于新結(jié)構(gòu)表面活性劑的設(shè)計、性能預(yù)測等有較對于新結(jié)構(gòu)表面活性劑的設(shè)計、性能預(yù)測等有較大的應(yīng)用價值。大的應(yīng)用價值。缺點(diǎn)：計算結(jié)果不是十分準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：計算結(jié)果不是十分準(zhǔn)確。9結(jié)構(gòu)因子法結(jié)構(gòu)因子法2022-3-72312表面活性劑混合物的表面活性劑混合物的HLB值計算值計算 ( p.141 ) 混合表面活性劑的混合表面活性劑的HLB值計算方法：一般采用值計算方法：一般采用質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)加和法

12、量分?jǐn)?shù)加和法 (重量加和法重量加和法) 計算。計算。結(jié)果雖然粗略，但完全可以滿足一般應(yīng)用的需要。結(jié)果雖然粗略，但完全可以滿足一般應(yīng)用的需要。通常的通常的乳化法乳化法測定表面活性劑的測定表面活性劑的HLB值也是以此為值也是以此為基礎(chǔ)的?；A(chǔ)的。2022-3-724計算公式：計算公式： )(iiqHLBHLB 混合式中，式中，HLBi為混合體系中表面活性劑為混合體系中表面活性劑i 的的HLB值；值；qi為該種表面活性劑在混合體系中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。為該種表面活性劑在混合體系中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2022-3-725例如：采用例如：采用Span 20 (HLB值值8.6)和和Tween 20 (HLB值值16.7

13、)的混合表面活性劑，乳化混合物所需的混合表面活性劑，乳化混合物所需HLB值值11時，時，8.60.7 + 16.70.3 11.09需要需要Span 20和和Tween 20 分別為分別為 ？和？和 ？(質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù))，即即2022-3-726在數(shù)據(jù)資料充分的情況下，直接采用有關(guān)公式計算表面在數(shù)據(jù)資料充分的情況下，直接采用有關(guān)公式計算表面活性劑的活性劑的HLB值十分方便。值十分方便。但對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的表面活性劑，分子中有一些特殊基團(tuán)但對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的表面活性劑，分子中有一些特殊基團(tuán)或同時有很多親水基團(tuán)或多個疏水基團(tuán)，基團(tuán)之間相互或同時有很多親水基團(tuán)或多個疏水基團(tuán)，基團(tuán)之間相互影響很大。采用直接

14、計算法誤差較大，這個時候只有用影響很大。采用直接計算法誤差較大，這個時候只有用實驗測試的方法才能獲得較好的結(jié)果。實驗測試的方法才能獲得較好的結(jié)果。小結(jié)小結(jié)2022-3-7275.1.2 HLB值與表面活性劑性能的關(guān)系值與表面活性劑性能的關(guān)系1HLB與與cmc的關(guān)系的關(guān)系HLB與表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。(5.2)HLB= 7+ 親水基數(shù)親水基數(shù)0.475 n有效有效HLB= 7+ 親水基數(shù)親水基數(shù)0.870 n有效有效HLB與有效鏈長的關(guān)系如下：2022-3-7283HLB與與PIT的關(guān)系的關(guān)系 沒有考慮油與水溶液本身性能，對任何體系沒有考慮油與水溶液本身性能，對任何體系HLB值是相同的。

15、值是相同的。 HLB值存在值存在3個缺點(diǎn)：個缺點(diǎn)： 沒有考慮表面活性劑濃度的影響，而表面活性劑濃度變化會沒有考慮表面活性劑濃度的影響，而表面活性劑濃度變化會影響到影響到HLB值。值。沒有考慮到溫度變化的影響，以及油相、水相體積的影響，特沒有考慮到溫度變化的影響，以及油相、水相體積的影響，特別是非離子表面活性劑，當(dāng)溫度升高，氫鍵減弱，親水性降低，別是非離子表面活性劑，當(dāng)溫度升高，氫鍵減弱，親水性降低，HLB值發(fā)生變化。值發(fā)生變化。2022-3-729在低溫下可以形成在低溫下可以形成OW型乳狀液的非離子型乳狀液的非離子表面活性劑，隨著溫度升高，其溶解度減表面活性劑，隨著溫度升高，其溶解度減少，少，

16、HLB值下降，最后到達(dá)某一溫度而使值下降，最后到達(dá)某一溫度而使乳狀液從原來的乳狀液從原來的OW型轉(zhuǎn)變成型轉(zhuǎn)變成WO型。型。這一溫度稱為相轉(zhuǎn)型溫度這一溫度稱為相轉(zhuǎn)型溫度PIT。3HLB與與PIT的關(guān)系的關(guān)系PIT：相轉(zhuǎn)型溫度，：相轉(zhuǎn)型溫度，phase inversion temperatures 2022-3-730例如，對相同的表面活性劑，油相的種類不同，其例如，對相同的表面活性劑，油相的種類不同，其PIT也也不同。非離子表面活性劑越容易溶解在油相，其不同。非離子表面活性劑越容易溶解在油相，其PIT越低。越低。PIT與與HLB一樣，可以反映親水、親油性，還可以正確反一樣，可以反映親水、親油性，

17、還可以正確反映出油相種類、水相性質(zhì)、溫度、相體積的影響。映出油相種類、水相性質(zhì)、溫度、相體積的影響。例如，對相同油相、水相，表面活性劑的種類不同，其例如，對相同油相、水相，表面活性劑的種類不同，其PIT也不同。通常親水性越強(qiáng)，也不同。通常親水性越強(qiáng)， O/W, PIT也越高。也越高。2022-3-731對于一個給定的體系，評價表面活性劑的性質(zhì)，對于一個給定的體系，評價表面活性劑的性質(zhì)，PIT是一個有是一個有用的概念。用的概念。3HLB與與PIT的關(guān)系的關(guān)系對一個特定的體系，對一個特定的體系，PIT隨油的類型和添加劑的改變而改變，隨油的類型和添加劑的改變而改變，表面活性劑的表面活性劑的親水鏈越長

18、親水鏈越長，PIT越高；越高；混合表面活性劑的混合表面活性劑的PIT隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少(濃度減少濃度減少)而升高。而升高。2022-3-7325.2 表面活性劑的結(jié)構(gòu)與性能表面活性劑的用途決定于其性能，而性能又決定于結(jié)構(gòu)。因此表面活性劑的用途決定于其性能，而性能又決定于結(jié)構(gòu)。因此探討表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能及性能與用途的關(guān)系，有助于探討表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能及性能與用途的關(guān)系，有助于正確、合理地選擇、使用表面活性劑，以及設(shè)許或改進(jìn)表面活正確、合理地選擇、使用表面活性劑，以及設(shè)許或改進(jìn)表面活性劑結(jié)構(gòu)以滿足特定用途的需要，使其達(dá)到最佳的使用效果。性劑結(jié)構(gòu)以滿足特定用途的需要，使

19、其達(dá)到最佳的使用效果。2022-3-733表面活性劑分子親水基的表面活性劑分子親水基的種類種類很多：包括各種不同基團(tuán)，如羧很多：包括各種不同基團(tuán)，如羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、氨基、膦基、季銨基、吡啶基、基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、氨基、膦基、季銨基、吡啶基、酰胺基、亞砜基和聚氧乙烯基等。酰胺基、亞砜基和聚氧乙烯基等。親水基的親水基的位置位置：可以位于疏水基鏈末端，也可在中間任一位置，：可以位于疏水基鏈末端，也可在中間任一位置，可大可小，也可以有幾個親水基?？纱罂尚?，也可以有幾個親水基。5.2.1 親水基的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系親水基的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系親水基的變化多，但相對于疏水基來講，親水基的結(jié)

20、構(gòu)對表面親水基的變化多，但相對于疏水基來講，親水基的結(jié)構(gòu)對表面活性劑性能的影響較小?；钚詣┬阅艿挠绊戄^小。不同親水基對表面活性劑性能的影響主要在溶解性、化學(xué)穩(wěn)定不同親水基對表面活性劑性能的影響主要在溶解性、化學(xué)穩(wěn)定性、生物降解性、安全性、溫和性等。性、生物降解性、安全性、溫和性等。2022-3-734離子型非離子型陰離子型陽離子型兩性型抗硬水性能差抗硬水性能差抗硬水性能好抗硬水性能好不受無機(jī)電解質(zhì)的影響不受無機(jī)電解質(zhì)的影響2022-3-735離子型非離子型陰離子型陽離子型兩性型復(fù)配須慎重選擇品種復(fù)配須慎重選擇品種與其它表面活性劑與其它表面活性劑的相容性較好的相容性較好與其它表面活性劑的相容性很

21、好與其它表面活性劑的相容性很好2022-3-736溶解度溶解度-溫度關(guān)系是相反的。溫度關(guān)系是相反的。5.2.1 親水基的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系親水基的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系離子型非離子型Krafft點(diǎn)，水溶性隨溫度升高而增加點(diǎn)，水溶性隨溫度升高而增加濁點(diǎn)，水溶性隨溫度升高而降低濁點(diǎn)，水溶性隨溫度升高而降低2022-3-737離子型非離子型陰離子型陽離子型兩性型殺菌作用明顯，毒性大殺菌作用明顯，毒性大毒性幾乎沒有，性能溫和毒性幾乎沒有，性能溫和2022-3-738親水基的體積大小對性能的影響親水基的體積大小對性能的影響親水基體積增大影響到表面活性劑分子在表面吸附層所占的親水基體積增大影響到表面活性劑分子在表

22、面吸附層所占的面積。一般極性基體積大，表面張力較高。面積。一般極性基體積大，表面張力較高。例：在例：在cmc時，陽離子表面活性劑的表面張力比陰離子表面活時，陽離子表面活性劑的表面張力比陰離子表面活性劑的高。陽離子表面活性劑季銨鹽上取代基多，體積大。性劑的高。陽離子表面活性劑季銨鹽上取代基多，體積大。極性基體積的大小影響到分子有序組合體中分子的排列狀態(tài)，極性基體積的大小影響到分子有序組合體中分子的排列狀態(tài)，從而影響到分子有序組合體的形狀和大小。從而影響到分子有序組合體的形狀和大小。2022-3-739親水基的體積大小的影響突出表現(xiàn)：在陰、陽離子表面活性親水基的體積大小的影響突出表現(xiàn)：在陰、陽離子

23、表面活性劑混合體系中，劑混合體系中，增大增大極性基的極性基的體積體積，可降低陰離子和陽離子極，可降低陰離子和陽離子極性基之間的靜電引力，性基之間的靜電引力，提高提高混合體系的混合體系的溶解性溶解性。但應(yīng)注意，溶解性的提高帶來表面活性的下降，但下降幅度不但應(yīng)注意，溶解性的提高帶來表面活性的下降，但下降幅度不大，而溶解性的提高則是更需要關(guān)注的。大，而溶解性的提高則是更需要關(guān)注的。2022-3-7405.2.1 親水基的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系親水基的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系對聚氧乙烯型非離子表面活性劑，親水基的影響主要表現(xiàn)在聚對聚氧乙烯型非離子表面活性劑，親水基的影響主要表現(xiàn)在聚氧乙烯鏈的長度。氧乙烯鏈的長度。聚

24、氧乙烯鏈長度增加，不僅影響到表面活性劑的溶解性、濁點(diǎn)，聚氧乙烯鏈長度增加，不僅影響到表面活性劑的溶解性、濁點(diǎn)，而且由于親水基體積增加，影響到表面吸附而且由于親水基體積增加，影響到表面吸附(如吸附分子在表如吸附分子在表面層所占面積面層所占面積)以及所形成的分子有序組合體的性質(zhì)以及所形成的分子有序組合體的性質(zhì)(如增溶性如增溶性能能)等。等。2022-3-741親水基位置不同對表面活性劑性能有很大的影響。親水基在分親水基位置不同對表面活性劑性能有很大的影響。親水基在分子末端和在分子中間的，不同濃度區(qū)域有不同的表面張力關(guān)系。子末端和在分子中間的，不同濃度區(qū)域有不同的表面張力關(guān)系。親水基在碳?xì)滏湺它c(diǎn)者，

25、降低表面張力的效率較高但能力卻較親水基在碳?xì)滏湺它c(diǎn)者，降低表面張力的效率較高但能力卻較低，故在溶液濃度較稀時的表面張力比親水基在鏈中間者低，低，故在溶液濃度較稀時的表面張力比親水基在鏈中間者低，但在濃度較高時，親水基在鏈中間的化合物降低表面張力的能但在濃度較高時，親水基在鏈中間的化合物降低表面張力的能力則較強(qiáng)。力則較強(qiáng)。5.2.2 親水基的相對位置和性能的關(guān)系親水基的相對位置和性能的關(guān)系2022-3-7425.2.2 親水基的相對位置和性能的關(guān)系親水基的相對位置和性能的關(guān)系位于分子位于分子中間中間時濕潤性能比較強(qiáng)時濕潤性能比較強(qiáng)位于分子位于分子末端末端時去污能力比較強(qiáng)時去污能力比較強(qiáng)親水基分子

26、親水基分子2022-3-743對于有苯環(huán)的表面活性劑，親水基在苯環(huán)上的位置對表面活性對于有苯環(huán)的表面活性劑，親水基在苯環(huán)上的位置對表面活性劑的性質(zhì)亦有與上述相似的影響。劑的性質(zhì)亦有與上述相似的影響。5.2.2 親水基的相對位置和性能的關(guān)系親水基的相對位置和性能的關(guān)系例如：烷基苯磺酸鈉，磺酸基在對位相當(dāng)于親水基在鏈端，而例如：烷基苯磺酸鈉，磺酸基在對位相當(dāng)于親水基在鏈端，而在鄰位相當(dāng)于親水基在鏈中間，因此，在對位的烷基苯磺酸鈉在鄰位相當(dāng)于親水基在鏈中間，因此，在對位的烷基苯磺酸鈉的的cmc值較鄰位的低，且去污力強(qiáng)。值較鄰位的低，且去污力強(qiáng)。2022-3-7445.2.2 親水基的相對位置和性能的

27、關(guān)系親水基的相對位置和性能的關(guān)系例：具有結(jié)構(gòu)例：具有結(jié)構(gòu) R為碳?xì)滏?，為碳?xì)滏湥琗為為Cl、OCH3、OC2H5等的表面活性劑等的表面活性劑, SO3相對于相對于RCONH-的位置為鄰位、間位時相當(dāng)于在鏈中間，在對的位置為鄰位、間位時相當(dāng)于在鏈中間，在對位時相當(dāng)于在鏈端，因此位時相當(dāng)于在鏈端，因此SO3在鄰位時，潤濕性最好，間位在鄰位時，潤濕性最好，間位時次之，對位時最差。亦即親水基位于末端時潤濕力最差。時次之，對位時最差。亦即親水基位于末端時潤濕力最差。2022-3-7455.2.3 疏水基的結(jié)構(gòu)與性能疏水基的結(jié)構(gòu)與性能1. 疏水基的結(jié)構(gòu)類型疏水基的結(jié)構(gòu)類型表面活性劑的疏水基一般為長條狀的碳

28、氫鏈，碳原子數(shù)大都在表面活性劑的疏水基一般為長條狀的碳?xì)滏湥荚訑?shù)大都在818(也有也有20碳的烴基碳的烴基)范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。疏水基可以有許多不同結(jié)構(gòu)，例如直鏈、支鏈、環(huán)狀等。根據(jù)疏水基可以有許多不同結(jié)構(gòu)，例如直鏈、支鏈、環(huán)狀等。根據(jù)實際應(yīng)用情況，可以把疏水基大致分為以下幾種。實際應(yīng)用情況，可以把疏水基大致分為以下幾種。2022-3-7461. 脂肪族烴基。如飽和、不飽和、直鏈、支鏈烴基等。脂肪族烴基。如飽和、不飽和、直鏈、支鏈烴基等。2. 芳香族烴基。如萘基、苯基、苯酚基等。芳香族烴基。如萘基、苯基、苯酚基等。3. 脂肪烴芳香烴基。如十二烷基苯基、二丁基萘基、辛基苯脂肪烴芳香烴基。如十二烷

29、基苯基、二丁基萘基、辛基苯酚基等。酚基等。4. 環(huán)烴基。主要是環(huán)烷酸皂類中的環(huán)烷烴基，松香酸皂中的環(huán)烴基。主要是環(huán)烷酸皂類中的環(huán)烷烴基，松香酸皂中的烴基等。烴基等。 2022-3-7475. 親油基中含有弱親水基。如蓖麻油酸親油基中含有弱親水基。如蓖麻油酸(一個一個OH基基)、油酸丁酯及蓖麻油酸丁酯的硫酸化鈉鹽油酸丁酯及蓖麻油酸丁酯的硫酸化鈉鹽(COO)、聚氧、聚氧丙烯及聚氧丁烯丙烯及聚氧丁烯(含醚鍵含醚鍵O)等。等。6. 其他特殊親油基。如全氟烷基或部分氟代烷基、硅氧其他特殊親油基。如全氟烷基或部分氟代烷基、硅氧烷基等。對于此類基團(tuán)，特別是全氟烷基，不但不親油烷基等。對于此類基團(tuán)，特別是全氟

30、烷基，不但不親油(油指一般碳?xì)浠衔镉椭敢话闾細(xì)浠衔?，反而有，反而有“疏油疏油”的性質(zhì)。的性質(zhì)。2022-3-748疏水基種類對表面及界面張力的影響見表疏水基種類對表面及界面張力的影響見表5.14。2022-3-7492. 疏水基的疏水性疏水基的疏水性上述各種疏水基，其疏水性的大小大致排成下列順序：上述各種疏水基，其疏水性的大小大致排成下列順序：氟氟代烴基代烴基 硅氧烴基硅氧烴基 脂肪族烷烴脂肪族烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴 脂肪族烯烴脂肪族烯烴 脂肪基芳香烴脂肪基芳香烴 芳香烴芳香烴 帶弱親水基的烴基帶弱親水基的烴基若就疏水性而言，全氟烴基的疏水性最強(qiáng)。因此，在表面活性若就疏水性而言，全氟烴基的疏水

31、性最強(qiáng)。因此，在表面活性的表現(xiàn)上，以氟表面活性劑為最高，硅氧烷表面活性劑次之，的表現(xiàn)上，以氟表面活性劑為最高，硅氧烷表面活性劑次之，而一般碳?xì)滏湠橛H油而一般碳?xì)滏湠橛H油(疏水疏水)基的表面活性劑又次之基的表面活性劑又次之(在這類表面在這類表面活性劑中，其次序排列則大致如前所示活性劑中，其次序排列則大致如前所示)。表表5.152022-3-7503. 疏水鏈長度的影響疏水鏈長度的影響許多單鏈型表面活性劑的效率與碳原子數(shù)成直線關(guān)系。許多單鏈型表面活性劑的效率與碳原子數(shù)成直線關(guān)系。在同一品種的表面活性劑中，隨疏水基在同一品種的表面活性劑中，隨疏水基(親油基親油基)中碳原子數(shù)目中碳原子數(shù)目的增加，其溶

32、解度、的增加，其溶解度、cmc等皆有規(guī)律地等皆有規(guī)律地減小減小，水的表面張力水的表面張力降低降低 ，表面活性明顯，表面活性明顯提高提高。2022-3-7514疏水鏈的長度對稱性的影響疏水鏈的長度對稱性的影響(表面活性劑混合體系表面活性劑混合體系)對陰、陽離子表面活性劑混合體系：在疏水鏈總長度一定的對陰、陽離子表面活性劑混合體系：在疏水鏈總長度一定的情況下，陰離子和陽離子表面活性劑疏水鏈長度的對稱性情況下，陰離子和陽離子表面活性劑疏水鏈長度的對稱性(即即兩個疏水鏈長度是否相等兩個疏水鏈長度是否相等)對其性能有明顯影響。對其性能有明顯影響。疏水鏈對稱性差，溶解性好。表面活性低，則疏水鏈對稱性差，溶

33、解性好。表面活性低，則cmc值越大。值越大。疏水鏈對稱性好，溶解性差，表面活性高，則疏水鏈對稱性好，溶解性差，表面活性高，則cmc值越小。值越小。這一規(guī)律不僅存在于陰、陽離子表面活性劑混合體系，而且這一規(guī)律不僅存在于陰、陽離子表面活性劑混合體系，而且在離子表面活性劑長鏈醇、離子表面活性劑非離子表面在離子表面活性劑長鏈醇、離子表面活性劑非離子表面活性劑混合體系也普遍存在。活性劑混合體系也普遍存在。2022-3-7525疏水鏈分支的影響疏水鏈分支的影響疏水鏈分支的影響與親水基在疏水鏈中不同位置的情況相似。疏水鏈分支的影響與親水基在疏水鏈中不同位置的情況相似。例如，例如，“158”型烷基硫酸鈉，可以

34、看做是正辛基硫酸鈉的型烷基硫酸鈉，可以看做是正辛基硫酸鈉的碳原子上再接上一個正庚基的支鏈，因此，兩種情況在本質(zhì)上碳原子上再接上一個正庚基的支鏈，因此，兩種情況在本質(zhì)上是相同的。是相同的。 2022-3-753如果表面活性劑的種類相同，分子大小相同如果表面活性劑的種類相同，分子大小相同:有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑不易形成膠團(tuán)，其有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑不易形成膠團(tuán)，其cmc比直鏈者高。比直鏈者高。但有分支結(jié)構(gòu)的降低表面張力的能力較強(qiáng)，即但有分支結(jié)構(gòu)的降低表面張力的能力較強(qiáng)，即cmc低。低。有分支結(jié)構(gòu)有分支結(jié)構(gòu)的濕潤性和滲透性的的濕潤性和滲透性的較好較好 去污能力去污能力較差較差與親水基在碳鏈中間的情況

35、相似與親水基在碳鏈中間的情況相似2022-3-7546烷基鏈數(shù)目的影響烷基鏈數(shù)目的影響季銨鹽陽離子表面活性劑中，烷基鏈數(shù)目的影響與疏水鏈分支季銨鹽陽離子表面活性劑中，烷基鏈數(shù)目的影響與疏水鏈分支的情況相似。如氯化二正辛基二甲基銨和同相對分子質(zhì)量的異的情況相似。如氯化二正辛基二甲基銨和同相對分子質(zhì)量的異構(gòu)物一氯化正十五烷基三甲基銨的構(gòu)物一氯化正十五烷基三甲基銨的cmc比較即可說明。比較即可說明。以烷基苯磺酸鈉為例。苯環(huán)上有幾個短鏈烷基時潤濕性增加而以烷基苯磺酸鈉為例。苯環(huán)上有幾個短鏈烷基時潤濕性增加而去污力下降，當(dāng)其中的一個烷基鏈增長時去污力就有改善，因去污力下降，當(dāng)其中的一個烷基鏈增長時去污力

36、就有改善，因此，作為洗滌劑活性組分的烷基苯磺酸鹽，其烷基部分應(yīng)為單此，作為洗滌劑活性組分的烷基苯磺酸鹽，其烷基部分應(yīng)為單烷基，避免在一個苯環(huán)上帶有兩個或多個烷基。烷基，避免在一個苯環(huán)上帶有兩個或多個烷基。2022-3-7557. 疏水鏈中其他基團(tuán)的影響疏水鏈中其他基團(tuán)的影響 疏水鏈中不飽和烴基，包括雙鍵、叁鍵和芳香族疏水鏈中不飽和烴基，包括雙鍵、叁鍵和芳香族 ，有弱親水，有弱親水基作用，有助于降低分子的結(jié)晶性，對于膠團(tuán)的形成與飽和烴基作用，有助于降低分子的結(jié)晶性，對于膠團(tuán)的形成與飽和烴的烴鏈中減少的烴鏈中減少1-1.5個個CH2的效果相同。苯環(huán)相當(dāng)于的效果相同。苯環(huán)相當(dāng)于3.5個個CH2 。2

37、022-3-7565.2.4 連接基的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系連接基的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 疏水基通過中間基團(tuán)疏水基通過中間基團(tuán)(連接基連接基)和親水基進(jìn)行連接。和親水基進(jìn)行連接。AES：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉, RO-(CH2CH2O)n-SO3Na有些連接基本身就是親水基的一部分，例如，有些連接基本身就是親水基的一部分，例如，AES中的中的EO，既連接既連接SO4與與R，而本身又是親水基。，而本身又是親水基。常見的連接基有：常見的連接基有：2022-3-7575.2.4 連接基的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系連接基的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 一般來講，上述連接基團(tuán)可增強(qiáng)表面活性劑的親水性一般來講，上

38、述連接基團(tuán)可增強(qiáng)表面活性劑的親水性(水溶性水溶性)。對離子型表面活性劑，常?？稍黾悠淇褂菜阅?。對離子型表面活性劑，常?？稍黾悠淇褂菜阅堋Ｔ诤芏嗲闆r下，有些連接基的引入，可增加表面活性劑的生物在很多情況下，有些連接基的引入，可增加表面活性劑的生物降解性能。特別是對可解離型表面活性劑，就是專門引入連接降解性能。特別是對可解離型表面活性劑，就是專門引入連接基使表面活性劑易于解離?；贡砻婊钚詣┮子诮怆x。但是，連接基的引入，常常降低了表面活性但是，連接基的引入，常常降低了表面活性(如減弱了降低表如減弱了降低表面張力的能力和增大了面張力的能力和增大了cmc)，同時，常常使表面活性劑的滲，同時，常常使

39、表面活性劑的滲透力、去污力降低。透力、去污力降低。2022-3-7585.2.5 分子大小與性能的關(guān)系分子大小與性能的關(guān)系當(dāng)親水基相同時，親油基的鏈越長，即碳?xì)滏湹奶荚訑?shù)越多，當(dāng)親水基相同時，親油基的鏈越長，即碳?xì)滏湹奶荚訑?shù)越多，表面活性劑的親油性越大，因此親油基的親油表面活性劑的親油性越大，因此親油基的親油(疏水疏水)性可以用性可以用親油基的質(zhì)量表示。親油基的質(zhì)量表示。由于親水基團(tuán)種類較多，親水性能差別較大，很難簡單地用親由于親水基團(tuán)種類較多，親水性能差別較大，很難簡單地用親水基團(tuán)的質(zhì)量來概括表面活性劑的親水性。但聚氧乙烯型非離水基團(tuán)的質(zhì)量來概括表面活性劑的親水性。但聚氧乙烯型非離子型表

40、面活性劑的親水基為不同長度聚氧乙烯鏈子型表面活性劑的親水基為不同長度聚氧乙烯鏈(OCH2CH2)n，親油基相同時，分子量越大，聚氧乙烯鏈越長親油基相同時，分子量越大，聚氧乙烯鏈越長(n越大越大)，親水性，親水性也越強(qiáng)。因此這類表面活性劑的親水性大小可以用分子量來表也越強(qiáng)。因此這類表面活性劑的親水性大小可以用分子量來表示。示。2022-3-7595.2.5 分子大小與性能的關(guān)系分子大小與性能的關(guān)系表面活性劑分子的大小對其性質(zhì)的影響是比較顯著的。表面活性劑分子的大小對其性質(zhì)的影響是比較顯著的。表面活性劑同系物中碳?xì)滏湹脑黾颖砻婊钚詣┩滴镏刑細(xì)滏湹脑黾?即分子增大即分子增大)的影響：的影響：在同一

41、品種的表面活性劑中，隨疏水基在同一品種的表面活性劑中，隨疏水基(親油基親油基)中碳原子數(shù)目中碳原子數(shù)目的的增加增加，其溶解度、，其溶解度、cmc等皆有規(guī)律地等皆有規(guī)律地減小減小，但在降低水的表，但在降低水的表面張力這一性質(zhì)上，則有明顯的面張力這一性質(zhì)上，則有明顯的增長增長（表面張力（表面張力減小減小） ，即，即表面活性表面活性更高更高 。2022-3-7605.2.5 分子大小與性能的關(guān)系分子大小與性能的關(guān)系在潤濕、乳化、分散、洗滌作用等性質(zhì)，同一品種表面活性劑：在潤濕、乳化、分散、洗滌作用等性質(zhì)，同一品種表面活性劑：一般經(jīng)驗是一般經(jīng)驗是分子量較小分子量較小時，潤濕性、滲透作用比較好；時，潤濕

42、性、滲透作用比較好； 分子量較大分子量較大時，時， 洗滌、分散作用等性能較為優(yōu)良。洗滌、分散作用等性能較為優(yōu)良。例如，在烷基硫酸鈉類表面活性劑中，例如，在烷基硫酸鈉類表面活性劑中，洗滌性能：洗滌性能：C16H33SO4Na C14H29SO4Na C12H25SO4Na潤濕性能：潤濕性能：C12H25SO4Na 最好最好2022-3-7615.2.5 分子大小與性能的關(guān)系分子大小與性能的關(guān)系在不同品種的表面活性劑中，大致也以相對分子質(zhì)量較大的洗在不同品種的表面活性劑中，大致也以相對分子質(zhì)量較大的洗滌力較好。滌力較好。如聚氧乙烯鏈型的非離子表面活性劑有比較好的洗滌作用、乳如聚氧乙烯鏈型的非離子表

43、面活性劑有比較好的洗滌作用、乳化作用及分散作用，這種優(yōu)良的洗滌性能，應(yīng)部分歸之于它們化作用及分散作用，這種優(yōu)良的洗滌性能，應(yīng)部分歸之于它們有相當(dāng)長的聚氧乙烯鏈和相當(dāng)大的相對分子質(zhì)量。有相當(dāng)長的聚氧乙烯鏈和相當(dāng)大的相對分子質(zhì)量。如脂肪醇聚氧乙烯醚如脂肪醇聚氧乙烯醚RO(C2H4O)nH：相對相對分子質(zhì)量大分子質(zhì)量大， cmc值小值小, 較好的較好的洗滌洗滌能力，能力，相對相對分子質(zhì)量較小分子質(zhì)量較小，cmc值較大值較大, 較好的較好的潤濕潤濕性能。性能。2022-3-7625.2.6 反離子對性能的影響反離子對性能的影響一價無機(jī)反離子對表面活性劑的表面活性影響不大，一價無機(jī)反離子對表面活性劑的表

44、面活性影響不大，若反離子本身就是表面活性離子或是包含相當(dāng)大的非極性基團(tuán)若反離子本身就是表面活性離子或是包含相當(dāng)大的非極性基團(tuán)的有機(jī)離子，那么隨著反離子碳?xì)滏湹脑黾?，表面活性劑的的有機(jī)離子，那么隨著反離子碳?xì)滏湹脑黾?，表面活性劑的cmc和和cmc 不斷降低。不斷降低。2022-3-7635.2.6 反離子對性能的影響反離子對性能的影響特別是當(dāng)表面活性劑的陰、陽離子中碳?xì)滏滈L相等時，特別是當(dāng)表面活性劑的陰、陽離子中碳?xì)滏滈L相等時，cmc和和cmc的降低更為顯著。的降低更為顯著。此種表面活性劑正、負(fù)電荷的相互吸引，導(dǎo)致兩種表面活性離此種表面活性劑正、負(fù)電荷的相互吸引，導(dǎo)致兩種表面活性離子在表面上的吸附相互促進(jìn)。形成的表面吸附層中兩種表面活子在表面上的吸附相互促進(jìn)。形成的表面吸附層中兩種表面活性離子的電荷自行中