表面活性劑的性能和應(yīng)用原理

1、13 表面活性劑（SAA）的性能與應(yīng)用原理 前言 3.1 表面活性劑（SAA）的定義 3.1.1 SAA的分類、結(jié)構(gòu)特征 3. 1.2 表面活性劑的性能 3.1.3 SAA在復(fù)配型精細(xì)化學(xué)品中的作用 3.1.4 SAA復(fù)配的應(yīng)用與規(guī)律2無(wú)處不在的SAA 綠茶冰淇淋配方： 綠茶汁5，全脂淡乳粉9.3，稀奶油25，甘油硬脂酸脂0.2，白砂糖15，明膠0.4，羧甲基纖維素鈉0.1，水45。 制備工藝 白砂糖、稀奶油、全脂淡奶粉、穩(wěn)定劑、乳化劑、水 混合配料均質(zhì)殺菌冷卻加茶汁老化凝凍灌注包裝 檢驗(yàn)成品。 甘油硬脂酸脂 SAA:食品乳化劑 作用： 乳化、分散、發(fā)泡 保型性的改善： 增加室溫下冰淇淋的耐熱

2、性 貯藏性的改善： 減少貯藏中制品的變化 防止或控制粗大冰晶形成，使冰淇淋的組織細(xì)膩 3其它 塑料制品中的抗靜電劑 洗滌用品 化妝品 車用化學(xué)品等等43.1.1 表面活性劑（SAA）的定義 表面張力 表面活性劑定義53.1.1 表面張力 表面 表面張力6表面 界面： 相與相之間的接觸面 固液、固固、固氣、液液、液氣 表面 兩相中一相為氣相時(shí)形成的界面 固氣、液氣 說(shuō)明 界面實(shí)際上并不是一個(gè)幾何面，它通常是約幾個(gè)分子厚度的過(guò)渡區(qū) 7表面張力 現(xiàn)象 存在表面張力導(dǎo)致 產(chǎn)生原因、定義 導(dǎo)致結(jié)果 8現(xiàn)象 露珠在荷葉、草葉上呈球形而不是鋪在葉面上 水銀落到地上散落呈小球而不是其它形狀 曲別針或一角硬幣可

3、浮在水面9捅破有棉線肥皂水的肥皂膜10表面張力產(chǎn)生原因、定義 原因 液體內(nèi)部分子受力平衡 表面層分子受力不平衡；合力指向液體內(nèi)部，表面層分子有被拉進(jìn)液體內(nèi)部趨勢(shì) 定義 11表面張力定義 宏觀表現(xiàn)為液體表面有收縮趨勢(shì)（從而處于表面層內(nèi)分子數(shù)減少），或者說(shuō)表面恒有一種抵抗表面擴(kuò)張的力，即表面張力（，亦有用表示的） 其物理意義是垂直作用于單位長(zhǎng)度相表面上的力。單位為：N m-112導(dǎo)致結(jié)果 體系表面積越大、能量越高（界面相同） 表面層分子要比內(nèi)部分子多出一部分能量，即表面能(E) 表面能等于表面張力()和表面積(A)的乘積，即： E = A 133.1.2 表面活性劑定義 純?nèi)軇┑谋砻鎻埩?定值（恒

4、T、P） 純液體表面能的降低只能通過(guò)縮小表面積來(lái)實(shí)現(xiàn)(葉面的水滴、水銀球?yàn)榍蛐蔚脑?：E = A 溶液的表面張力：可變（恒T、P下） SAA定義14溶液的表面張力（可隨溶質(zhì)濃度而變 ） 第一類：曲線3 增加略有上升，常接近于直線 如NaCl溶液 第二類：曲線2 增加而逐漸下降 在濃度很稀時(shí)下降較快，隨濃度增加下降變慢 如丁醇溶液 第三類：曲線1 在溶液濃度較稀時(shí)，表面張力急劇下降 當(dāng)溶液的濃度達(dá)到一定值后，溶液的表面張力就不再下降了如十二烷基苯磺酸鈉 SAA 15SAA定義 (掌握） 以很低的濃度就能顯著降低溶劑的表面張力的物質(zhì)163.1.3 SAA的分類、結(jié)構(gòu)特征1 saa結(jié)構(gòu)特征2 SA

5、A 種類 171 saa結(jié)構(gòu)特征（掌握） 分子中具兩親結(jié)構(gòu) 極性基團(tuán)：親水基 非極性基團(tuán)(長(zhǎng)鏈烴基)：親油基/疏水基182 SAA 種類概述 種類 19概述（常見(jiàn)分類方法） 按SAA在水溶液中能否解離及解離后所帶電荷類型 非離子型、離子型（陰離子、陽(yáng)離子和兩性SAA） 按用途分類 如潤(rùn)濕劑、滲透劑、乳化劑、分散劑、柔軟劑、抗靜電劑、洗滌劑等 按SAA在水和油中的溶解性 水溶性和油溶性SAA 按分子量分類 分子量大于10 000者稱為高分子SAA；分子量在100010 000的稱為中分子量SAA；分子量在1001000的稱為低分子量SAA 前兩種常見(jiàn)20saa種類（按離子類型）（掌握） 概述 陰

6、離子SAA 陽(yáng)離子SAA 兩性離子SAA 非離子SAA 特種表面活性劑 21按離子類型分類：即按在水溶液中能否解離及解離后離子類型（親水基結(jié)構(gòu)）分類 22陰離子SAA定義 在水中電離后，親水基團(tuán)帶負(fù)電荷的表面活性劑稱為陰離子表面活性劑種類和用途 說(shuō)明：陰離子表面活性劑的水溶液一般呈中性或堿性，因此一般在中性或堿性環(huán)境下使用 23陰離子SAA種類和用途24脂肪族羧酸鹽(RCOO-M+) 親水基為羧基 包括高級(jí)脂肪酸的鉀、鈉、銨鹽以及三乙醇銨鹽。如肥皂 是歷史上開(kāi)發(fā)最早的陰離子表面活性劑，也是重要的洗滌劑，目前仍是皮膚清潔劑的重要品種 25磺酸鹽(RSO3-M+) 親水基為為磺酸根(R-S03-)

7、 包括烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽、 -烯烴磺酸鹽、-磺基單羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、烷基甘油醚磺酸鹽等多種類型。 26硫酸酯鹽 脂肪族二元酸與醇類發(fā)生酯化反應(yīng)生成硫酸單酯和硫酸雙酯，硫酸單酯和堿中和生成的鹽叫硫酸酯鹽。 RO-SO2ONa（ROSO3Na） 與磺酸鹽區(qū)別 結(jié)構(gòu)：硫酸酯鹽中的硫原子不與烴基中的碳原子直接相連 性質(zhì)：最大區(qū)別在于硫酸酯鹽在酸性條件下可以發(fā)生水解 主要種類：有脂肪醇硫酸酯鹽(FAS或AS）和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽（AES）兩類 27烷基苯磺酸鹽 種類 直鏈烷基苯（LAS）：易降解 支鏈烷基苯ABS：不易降解，目前已

8、基本被LAS取代 用途 烷基苯磺酸鈉去污力強(qiáng)、起泡力和泡沫穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性好、而且原料來(lái)源充足、生產(chǎn)成本低，在民用和工業(yè)用清洗劑中有著廣泛的用途 是陰離子表面活性劑中最重要的一種品種，也是中國(guó)合成洗滌劑的主要活性成分。28烷基磺酸鹽(AS和SAS) 通式為RSO3M(M為堿金屬或堿土金屬)，R為C12C20范圍的烷基，其中以十六烷基磺酸鹽性能最好，國(guó)內(nèi)商品名為601洗滌劑 它的毒性和對(duì)皮膚的刺激性都比LAS低，生物降解性好，是具有很好水溶性、潤(rùn)濕力、除油力的洗滌劑。 用途 是配制重垢液體洗滌劑的主要原料。可做個(gè)人衛(wèi)生盥洗制品、各種洗衣物以及硬表面清洗劑 使用時(shí)常與醇醚硫酸(AES)，烯烴磺

9、酸鹽(AOS)復(fù)配，以彌補(bǔ)SAS在硬水中泡沫性差的缺點(diǎn) 29-烯烴磺酸鹽 在硬水中和有肥皂存在時(shí)具有很好的起泡力和優(yōu)良的去污力；毒性低、對(duì)皮膚刺激性小、性能溫和 用途： 在家庭和工業(yè)、清洗中均有廣泛的用途。常用作個(gè)人保護(hù)、衛(wèi)生用品、手洗餐具清洗劑、重垢衣物洗滌劑、羽毛清洗劑、洗衣用合成皂、液體皂以及家庭用和工業(yè)用硬表面清洗劑的主要成分 30陽(yáng)離子SAA 定義 在水溶液中電離時(shí)，親水基團(tuán)帶正電荷的saa。其疏水基與陰離子表面活性劑相似。 種類 用途 工業(yè)上，直接利用其表面活性的不多，而是利用其派生性質(zhì)。 它除用作纖維柔軟劑、抗靜電劑、防水劑、染色助劑等之外還用作礦物浮選劑、防銹劑、殺菌劑、防腐劑

10、等 說(shuō)明：陽(yáng)離子型表面活性劑的水溶液通常顯酸性 31陽(yáng)離子SAA種類32兩性離子SAA 定義 通常把親水基結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有陽(yáng)、陰離子的表面活性劑叫兩性表面活性劑。 種類 用途 它在酸、堿溶液中，可分別離解成陽(yáng)離子或陰離子，是近年來(lái)發(fā)展速度最快的一類表面活性劑 除了有良好的表面活性、去污、乳化、分散、潤(rùn)濕作用外，同時(shí)具備殺菌、抗靜電、柔軟等特性，并有相容性好，易于生物降解的優(yōu)點(diǎn)，因 此在民用和工業(yè)應(yīng)用日趨擴(kuò)大 但目前價(jià)格高是其缺陷 33兩性離子SAA種類 在大多數(shù)情況下，陽(yáng)離子部分都是由銨鹽或季銨鹽作為親水基，而陰離子部分可以是羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽等 其中陰離子部分為羧酸鹽，陽(yáng)離子為胺鹽的稱氨

11、基酸型、陽(yáng)離子部分由季銨鹽構(gòu)成的則稱為甜菜堿性34非離子SAA 定義 在水中不電離，其親水基主要是由一定數(shù)量的含氧基團(tuán)(一般為醚鍵或羥基)構(gòu)成的saa 種類 用途 35非離子SAA種類36非離子SAA用途 特點(diǎn) 穩(wěn)定性高，不易受強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)盆類存在的影響，也不易受酸堿的影響：在溶液中不是離子狀態(tài) 在水及有機(jī)溶劑中皆有良好的溶解性能(但結(jié)構(gòu)不同而有所差異) 相容性好，能很好地復(fù)配使用 有良好的耐硬水能力、低起泡性的特點(diǎn) 大多具有良好的乳化、潤(rùn)濕、滲透性能及起泡、洗滌、穩(wěn)泡、抗靜電、增溶等作用、且無(wú)毒。因此廣泛用作紡織業(yè)、化妝品、食品、藥物等行業(yè)，是目前應(yīng)用最為廣泛的一類SAA之一 在數(shù)量上僅次于

12、陰離子表面活性劑，是一類大量使用的重要品種37特種表面活性劑383.1.3 saa的性能參數(shù) 臨界膠束濃度（CMC）（定義掌握） saa的親疏平衡值（HLB） 濁點(diǎn)（掌握）39臨界膠束濃度（CMC） 定義 表面活性劑形成膠束的最低濃度 說(shuō)明 此時(shí)，表面活性劑分子在表面飽和，表面張力降低到最低值 膠束：表面活性劑分子三三兩兩聚集在一起、憎水基靠在一起，形成的小膠團(tuán)。 影響CMC的因素 SAA的結(jié)構(gòu)： 主要包括SAA的碳?xì)滏滄滈L(zhǎng)（C，CMC），碳?xì)滏湻种?shù)目（分支多，烴鏈間作用力，CMC）、極性基位置（極性基位于烴鏈中間，CMC）、碳?xì)滏溨衅渌〈N鏈中有極性基團(tuán)時(shí)，CMC）、親水基團(tuán)（CMC

13、離子 CMC非離子） 外部條件 溫度（T，CMC非離子）等 40膠束的結(jié)構(gòu)41saa的親疏平衡值（HLB） 定義 指表面活性劑分子中親油和親水基團(tuán)的大小和力量的平衡。 說(shuō)明 HLB值可以通過(guò)計(jì)算或由實(shí)驗(yàn)測(cè)定 HLB值越大，親水性越強(qiáng)；HLB值越小，親油性越強(qiáng)。 HLB值的計(jì)算42HLB值的計(jì)算（掌握）單一SAA的HLB值計(jì)算混和saa的HLB值計(jì)算43單一SAA的HLB值計(jì)算 聚氧乙烯醚類和多元醇類非離子SAA 多元醇脂肪酸酯類非離子SAA 通用的表面活性劑HLB值經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式 44聚氧乙烯醚類和多元醇類非離子SAA 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對(duì)分子量為6

14、16 解：親水基團(tuán)的相對(duì)分子量（MH）： MH（141416）9396 故：HLBMH/M(396/616)20=12.865100表面活性劑分子量親水基分子量HLBC9H19OCH2CH2OH945多元醇脂肪酸酯類非離子SAA 式中S為多元醇酯的皂化值(Soap Value)；A為原料脂肪酸的酸值(Acidity Value) 皂化值S表征了SAA相對(duì)分子質(zhì)量的大小(1克油脂完全皂化時(shí)所需要的氫氧化鉀的毫克數(shù))。 酸值A(chǔ)代表親油基的大小(中和1克油中的酸性物質(zhì)所需氫氧化鉀的毫克數(shù)謂之酸值。) 酸值過(guò)大，說(shuō)明油品氧化變質(zhì)嚴(yán)重 所以S/A是親油基質(zhì)量在SAA質(zhì)量中所占百分?jǐn)?shù) 1S/A代表親水基質(zhì)

15、量在SAA質(zhì)量中所占百分?jǐn)?shù) 例2，硬脂酸單甘酯 的酸 值A(chǔ)測(cè)得為198，皂化值為161，所以其 HLB20（1161/198）3.8)1 (20ASHLBCH3CH2COOCH2CHOHCH2OH1646通用的表面活性劑HLB值經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式 基團(tuán)數(shù)法 該式的意義: 在求SAA的HLB值時(shí)，可以把SAA的分子分為一些基團(tuán)，每一個(gè)基團(tuán)對(duì)HLB的貢獻(xiàn)稱為基團(tuán)數(shù)，HLB是各基團(tuán)貢獻(xiàn)之和。 示例（親油的基團(tuán)數(shù)）親水的基團(tuán)數(shù)）(7HLB47 例3：太古油的分子式為 求其HLB值 解： 親水基： 一個(gè) 基團(tuán)數(shù)為111 一個(gè)COOH、基團(tuán)數(shù)為12.1 一個(gè)O、基團(tuán)數(shù)為11.3 親水基團(tuán)數(shù)之和為：111.3+2.

16、1=14.4 親油基： 13個(gè)CH2、基團(tuán)數(shù)為130.475 3個(gè) 、基團(tuán)數(shù)為30.475 一個(gè)CH3為10.475 親油基團(tuán)數(shù)之和為（1331）0.4758.075 太古油的HLB值應(yīng)為： HLB714.48.075=13.3 CH25CH3CHCH2CHOSO3NaCH(CH2)7COOHSO3NaCH48混和saa的HLB值計(jì)算（具有加和性） 式中WA和WB為混合SAA中A和B的重量，HLBA和HLBB為純A和B的HLB值 例4 70的吐溫80（HLB15）和30的司盤80（HLB4.3）組成混合表面活性劑，求該混合物的HLB值。 BABBAAWWHLBWHLBWHLB49不同HLB值的

17、SAA用途 增溶劑：1518 去污劑：1316 O/W乳化劑：816 潤(rùn)濕劑：79 W/O乳化劑：38 消泡劑：1350濁點(diǎn)（非離子SAA） 非離子SAA的水溶性 非離子SAA的濁點(diǎn)51非離子SAA的水溶性 它能溶于水是因?yàn)橐已趸傲u基中的氧原子都有可能與水分子形成氫鍵 52非離子SAA的濁點(diǎn) 定義 升高溫度時(shí)非離子型表面活性劑溶液由透明變渾濁，降低溫度溶液又會(huì)由渾濁變透明，由透明變渾濁和由渾濁變透明的平均溫度稱做為非離子SAA的濁點(diǎn) 原因 氫鍵鍵能較小，所以醚鍵氧原子與水分子的結(jié)合力比較松弛。 如果將聚氧乙烯類非離子SAA的水溶液加熱時(shí)，隨著溫度的上升，結(jié)合的水分子則由于熱運(yùn)動(dòng)而逐漸脫離，因

18、而親水性也逐漸降低而變?yōu)椴蝗苡谒?，以致開(kāi)始的透明溶液變成渾濁的液體。 當(dāng)冷卻時(shí)，氫鍵又恢復(fù)，因而又變?yōu)橥该魅芤骸?33.2 saa在復(fù)配型精細(xì)化學(xué)品中的作用 3.2.1 saa的界面吸附 （掌握應(yīng)用例子） 3.2.2 潤(rùn)濕與滲透作用（掌握應(yīng)用例子） 3.2.3 發(fā)泡與消泡作用（掌握應(yīng)用例子） 3.2.4 乳化作用 3.2.5 分散作用 3.2.6 增溶 3.2.7 洗滌作用543.2表面活性劑在復(fù)配型 精細(xì)化學(xué)品中的作用 3.2.1吸附作用 吸附定義 物質(zhì)至一相中遷移至界面的過(guò)程稱為吸附。 一、吸附的類型 吸附的類型可分為物理吸附和化學(xué)吸附。 二、吸附等溫式 （1）Freundlich吸附等溫

19、式 Freundlich通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)方程式，稱為Freundlich吸附方程式。 V=KP1/n（n1） nKPV155 如果要驗(yàn)證吸附數(shù)據(jù)是否符合Freundlich吸附等溫式，應(yīng)將改為直線式（兩邊取對(duì)數(shù)） PnKVlg1lglgPnKVlg1lglg并以lgV對(duì)lgP 作圖，察看是否為一直線。由直線的截距可以求得K，由斜率可以求得n 56 NH3在木炭上的吸附 57 （2）Langmuir吸附等溫式 Langmuir吸附等溫式是用分子運(yùn)動(dòng)學(xué)說(shuō)導(dǎo)出吸附量與氣體壓力之間的關(guān)系式。氣體分子的吸附是單分子層的；氣體分子被吸附在固定的表面位置上；達(dá)到平衡時(shí)，氣體分子的吸附速度與解吸速

20、度相等；吸附速度與固體表面空位數(shù)值成正比，且吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡；相鄰的被吸附分子之間沒(méi)有作用力。 氣 體 分 子 （ 被 吸 附 在 固 體 表 面 上 ）吸附解析氣 體 分 子 （ 空 間 ）58 設(shè)為某一瞬間已被吸收氣體的固體表面積占總表面積的份數(shù)，也就是固體表面被吸附質(zhì)覆蓋的份數(shù)。（1-）= 未被覆蓋的份數(shù)。因單位面積固體對(duì)氣體的吸附速度與氣體的壓力成正比，同時(shí)因?yàn)橹挥袣怏w碰撞到表面空白部分時(shí)，才能被吸附，所以吸附速度又與（1-）成正比。）（吸附速度11PKPKPKpp15960 3、BET吸附等溫線 1938年Brunauer、Emmet和Teller三人在Langmuir單分子層吸附

21、理論的基礎(chǔ)上，提出多分子層吸附理論簡(jiǎn)稱BET吸附理論。 00/1/PCPPCPXXm00/1/PCPPCPXXm61 若每克吸附劑的總表面積為比表面積，用S表示，當(dāng)知每一個(gè)吸附質(zhì)的橫截面積時(shí)，則可求出吸附劑的比表面積1610ANXSm62 三、溶液吸附的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律 固體自溶液中的吸附是最常見(jiàn)的吸附現(xiàn)象之一。溶液吸附規(guī)律比較復(fù)雜，至今尚無(wú)完滿的理論。 （1）使固-液表面自由能降低最多的溶質(zhì)，被吸附的量最多。 活性炭自脂肪酸水溶液中的吸附等溫線 63 （2）溶解度低的物質(zhì)易被吸附。 硅膠自四氯化碳和苯中吸附甲酸的等溫線64 （3）極性吸附劑容易吸附極性溶質(zhì)、非極性吸附劑易吸附非極性溶質(zhì)。 四、影響吸

22、附的因素 溶液中的吸附是溶質(zhì)和溶劑分子爭(zhēng)奪表面的凈結(jié)果，影響因素復(fù)雜，主要有以下幾點(diǎn)。65 （1）比表面積 （見(jiàn)教材） （2）吸附劑 同系有機(jī)物在溶液中被吸附時(shí)，吸附量隨著碳鏈增長(zhǎng)而有規(guī)律地增加 （3）溶質(zhì)的溶解度 （4）界面張力 （5）PH值 （6）溫度 66表面活性劑吸附作用的應(yīng)用示例 塑料抗靜電劑 原油開(kāi)采用防蠟劑 67靜電的產(chǎn)生及危害（塑料行業(yè)） 塑料電阻很高，又無(wú)導(dǎo)電性，形成的靜電在表面積累造成各種靜電危害，甚至造成嚴(yán)重事故。 加工過(guò)程中產(chǎn)生靜電 吸附灰塵、影響產(chǎn)品質(zhì)量，使生產(chǎn)率下降 靜電若積累，靜電壓常常可高達(dá)數(shù)千伏、甚至上萬(wàn)伏，還會(huì)產(chǎn)生電火花，在遇到易燃品時(shí)，會(huì)引起燃燒和爆炸事故

23、 使用過(guò)程中 當(dāng)人行走在塑料地板上或使用塑料制品時(shí)，由于鞋底與地板的摩擦和塑料制品與人之間或塑料制品相互之間摩擦，會(huì)使人和塑料制品帶電，當(dāng)人與其他導(dǎo)電物體相接觸時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使人體遭受程度不同的電擊。 在塑料容器中攪拌可燃性液體時(shí)，在塑料管路輸送易燃易爆性粉料和液體時(shí)，由于靜電的產(chǎn)生會(huì)引起火災(zāi)和爆炸 68外部抗靜電劑的作用機(jī)理 抗靜電劑法 是用以表面活性劑為中心的抗靜電劑對(duì)塑料進(jìn)行表面處理或混煉入其內(nèi)部，是目前使用最為廣泛而又行之有效的方法。 抗靜電劑主要是一些表面活性劑，包括外部抗靜電劑和內(nèi)部抗靜電劑兩類 表面吸附、親水基指向空氣、表面容易吸附微量水分 直接導(dǎo)電 水份的存在使塑料中電

24、解質(zhì)可離子化、間接降低表面電阻、加速表面電荷泄漏 增大摩擦間隙中的介電常數(shù)、削弱間隙的電場(chǎng)強(qiáng)度、減少電荷產(chǎn)生 69抗靜電劑類型 陰離子型 如高級(jí)脂肪酸鹽，各種硫酸衍生物和各種磷酸衍生物等 主要用于纖維和紡織品上作油劑、整理劑之組分 陽(yáng)離子型 主要包括各種胺鹽、季銨鹽和烷基咪唑啉等 其中脂肪胺鹽酸鹽、季銨鹽類抗靜電劑適合作塑料用混合型抗靜電劑 高分子SAA 用作塑料抗靜電劑時(shí)，抗靜電性能持久 兩性離子型、非離子型等 703.2.2 增溶作用定義表面活性劑在水溶液中形成膠束后，具有能使不溶或微溶于水的有機(jī)化合物的溶解度顯著增大的能力且溶液呈透明狀，這種作用稱為增溶作用。能產(chǎn)生增溶作用的表面活性劑稱

25、為增溶劑，被增溶的有機(jī)物稱為被增溶物。71一、增溶作用的模式 （1）非極性分子在膠束內(nèi)部的增溶 （2）增溶于表面活性劑分子間的“柵欄” 處 （3）在膠束表面的增溶 （4）在聚氧乙烯鏈間的增溶72二、增溶作用的主要影響因素 （1）增溶劑的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 碳?xì)滏滈L(zhǎng)的影晌，在同系的表面活性劑中，碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，膠束行為出現(xiàn)的濃度越小。增溶能力增大。 表3-6 表面活性劑的碳?xì)滏溇哂蟹种r(shí)，由于CMC值較高且聚集數(shù)n較小因而增溶作用差。 表面活性劑的類型對(duì)增溶作用有影響 聚氧乙烯鏈長(zhǎng)對(duì)增溶的影響較碳?xì)滏湼?73 對(duì)于極性有機(jī)物主要增溶于聚氧乙烯的外殼之中，所以增溶量隨聚氧乙烯鏈增長(zhǎng)而增大。 表面活性劑的

26、類型不同，對(duì)烴類和極性有機(jī)物的增溶作用的順序是：非離子表面活性劑陽(yáng)離子表面活性劑陰離子表面活性劑。 （2）被增溶物的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 被增溶物分子的鏈長(zhǎng)、環(huán)化、不飽和度和支化度 表3-774 脂肪烴和烷基芳烴的增溶量隨鏈長(zhǎng)增加而減小。環(huán)化能使增溶量增高。不飽和化合物的增溶量較相應(yīng)的飽和化合物大。帶支鏈的飽和化合物的增溶量與相應(yīng)的直鏈異構(gòu)體大致相同。多環(huán)化合物的增溶量隨分子質(zhì)量增大而減小，甚至較分子質(zhì)量相等直鏈化合物的增溶量還要小。 摩爾體積和曲面壓 被增溶物的極性 被增溶物的增溶量隨極性憎大而增高 （3）有機(jī)添加物 （4）電解質(zhì) （5）溫度 （6）混合表面活性劑75 被增溶物的極性 被增溶物的增

27、溶量隨極性憎大而增高 （3）有機(jī)添加物 （4）電解質(zhì) 在離子表面活性劑溶液中加入無(wú)機(jī)鹽可增加烴類的增溶量，減小極性有機(jī)物的增溶量。 在非離子表面活性劑溶液中加入無(wú)機(jī)鹽，其濁點(diǎn)降低，增溶量增高，并且隨加入鹽的濃度增大而增高。 （5）溫度 （6）混合表面活性劑76三、增溶時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 （1）濁點(diǎn)及影響濁點(diǎn)的條件 （2）增溶劑加入的方法 （3）增溶時(shí)用量的影響 四、表面活性劑增溶作用的應(yīng)用77乳液聚合中的應(yīng)用 乳液聚合定義 是將單體用機(jī)械攪拌及在乳化劑（SAA）的作用下，分散在介質(zhì)（與單體不相溶）中進(jìn)行聚合 如將丁二烯、苯乙烯（油溶性）單體分散于水中制丁苯橡膠 特征： 聚合反應(yīng)是在溶液中SAA的膠

28、粒內(nèi)進(jìn)行的 原理：（丁苯橡膠制備為例） 結(jié)論 SAA膠束對(duì)單體的增溶，才使反應(yīng)在膠束內(nèi)進(jìn)行78乳液聚合制備丁苯橡膠原理 主要原料狀態(tài) 聚合反應(yīng)場(chǎng)所 膠束內(nèi)（絕大部分） 水中（很小比例） 聚合過(guò)程 79聚合反應(yīng)主要原料溶解狀態(tài) 丁二烯、苯乙烯（油溶性、微溶于水） 微量溶解于水中的部分 被增溶于水溶液中SAA膠束內(nèi) 大量未溶的部分表面吸附乳化劑（SAA）后以油滴的形式分散于水中，彼此無(wú)法“靠攏 聚合反應(yīng)引發(fā)劑狀態(tài) 水溶性，在水中分解出游離基 80聚合過(guò)程 單體消耗、油滴變小 隨著膠束內(nèi)聚合反應(yīng)的進(jìn)行，水中溶解的單體丁二烯、苯乙烯不斷擴(kuò)散進(jìn)膠束（而油滴中的單體會(huì)相應(yīng)溶解微量進(jìn)入水中補(bǔ)充、油滴逐漸變小

29、），膠束不斷長(zhǎng)大，成為被單體溶漲的丁苯橡膠粒子 SAA消耗、膠束變少 同時(shí)，丁苯橡膠粒子表面上會(huì)吸附乳化劑分子，且數(shù)量越來(lái)越多，以致使得水相中原有膠束的濃度不斷降低，最終，不含單體的膠束消失 聚合反應(yīng)中止 當(dāng)同一聚合物單體粒子中有第二個(gè)游離基進(jìn)入時(shí)，就可能使生長(zhǎng)的鏈終止而結(jié)束聚合反應(yīng) 813.2.3 乳化作用 乳化是一種液體以微細(xì)液滴的形式均勻分散于另一不相混溶的液體中，形成較穩(wěn)定的乳狀液體的過(guò)程。 一、乳化作用在農(nóng)藥復(fù)配品中的應(yīng)用 （1）可溶性乳狀液 （2）可溶化型乳狀液 （3）濃乳狀液 82 二、在機(jī)械加工及防銹中的應(yīng)用 三、乳化作用在化妝復(fù)配品中的應(yīng)用 四、乳化劑在原油開(kāi)采中的應(yīng)用 五、

30、乳化劑在注射乳劑中的應(yīng)用833.2.4 分散作用 一、表面活性劑在分散過(guò)程中的作用 （1）表面活性劑在分散過(guò)程中的主要作用 降低液體介質(zhì)的表面張力、固液界面張力和液體在固體上的接觸角 離子型表面活性劑在某些固體粒子上的吸附可增加粒子表面電勢(shì) 84 在固體粒子表面上親液基團(tuán)朝向液相的表面活性劑定向吸附層的形成 長(zhǎng)鏈表面活性劑和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附層起到空間穩(wěn)定作用。 表面活性劑在固體表面結(jié)構(gòu)缺陷上的吸附不僅可降低界面能，而且能在表面上形成機(jī)械屏障，有利于固體研磨分散。85（2）以水為分散介質(zhì)的分散體系中表面活性劑的作用（3）在非水介質(zhì)體系中表面活性劑的作用86 1. 色散力、誘導(dǎo)

31、力和取向力既沒(méi)有_性也沒(méi)有_性。 2. 偶極矩愈大，分子的極性_。 3. 增溶作用和乳化作用相似，但又有所不同：乳化作用形成的乳狀液，從化學(xué)熱力學(xué)觀點(diǎn)看是一個(gè)_，時(shí)間長(zhǎng)了終究要_的 。但增溶作用不同，產(chǎn)生的膠體溶液是一個(gè)更加穩(wěn)定的_。增溶是一個(gè)_的平衡過(guò)程，無(wú)論用什么方法，達(dá)到平衡后的增溶作用同時(shí)存在。87 吸附的類型可分為_(kāi)吸附和_吸附。 增溶作用的主要影響因素_、_、_、_、_、_。 883.2.5 洗滌作用 一、洗滌作用簡(jiǎn)介 （1）污垢的種類 油性污垢（油污） 油性污垢大多是油溶性的液體或半固體，其中包括動(dòng)植物油脂、脂肪酸、脂肪醇、膽固醇和礦物油及其氧化物等。 固體污垢 固體污垢包括煤煙

32、、灰塵、泥土、沙、水泥、皮屑、石灰和鐵銹等。液體污垢和固體污垢在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)上存在較大差異，去除機(jī)理也不同。 89 （2）污垢的粘附 機(jī)械粘附 機(jī)械粘附主要指的是固體塵土粘附的現(xiàn)象(污垢幾乎可以用單純的攪拌和振動(dòng)力將其去除。)分子間力粘附 被洗物品和污垢以分子間范德華力（包括氫鍵）結(jié)合。90 靜電力粘附 在有些特殊條件下污垢也可通過(guò)靜電引力而粘附。化學(xué)結(jié)合力 污垢通過(guò)化學(xué)吸附產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合力與固體表面的粘附。例如，纖維素和蛋白質(zhì)纖維的表面在堿性溶液中帶有負(fù)電（靜電），而炭黑、氧化鐵等固體污垢粒子在此條件下帶有正電，它們可以通過(guò)靜電引力產(chǎn)生粘附。另外，水中含有的鈣、鎂、鐵、鋁等多價(jià)金屬離子

33、在帶負(fù)電的纖維和帶負(fù)電的污垢粒子之間，可以形成多價(jià)陽(yáng)離子橋，從而使帶負(fù)電的表面粘附上帶負(fù)電的污垢。靜電結(jié)合力比機(jī)械結(jié)合力強(qiáng)，因此污垢去除較困難。 極性固體污垢（如粘土）、脂肪酸、蛋白質(zhì)等與纖維素的羥基之間通過(guò)形成氫鍵或離子鍵的化學(xué)結(jié)合力而粘附在纖維上，這類污垢用通常的洗滌方法很難去除，需要采取特殊的化學(xué)處理，使之分解、去除。91 （3）污垢的去除 固體表面污垢+洗滌劑+介質(zhì)= 固體表面洗滌劑介質(zhì)+污垢洗滌劑介質(zhì) 洗滌效率取決于以下因素，固體與污垢的粘附強(qiáng)度，固體表面與洗滌劑的粘附強(qiáng)度以及洗滌劑與污垢間的粘附強(qiáng)度。 92 二、表面活性劑在洗滌中的作用 （1）降低表（界）面張力 （2）表面活性劑在

34、界面的吸附作用 （3）表面活性劑的乳化與起泡作用 （4）表面活性劑的增溶作用 三、洗滌劑933.2.6 潤(rùn)濕作用 潤(rùn)濕定義 固體表面上的氣體被液體取代（有時(shí)是一種液體被另一種液體取代）的現(xiàn)象 潤(rùn)濕基礎(chǔ)理論 表面活性劑對(duì)潤(rùn)濕的影響 應(yīng)用舉例 943.2.6 潤(rùn)濕與滲透作用 一、潤(rùn)濕的基礎(chǔ)理論 楊氏（Young）方程式 二、滲透 三、應(yīng)用實(shí)例95潤(rùn)濕應(yīng)用舉例 農(nóng)藥潤(rùn)濕劑 防雨布 96農(nóng)藥潤(rùn)濕劑 植物的莖葉表層多數(shù)是由含臘的角質(zhì)膜所組成，是疏水的；而多數(shù)農(nóng)藥常以水溶液形式施加 無(wú)潤(rùn)濕劑結(jié)果 藥液不易鋪展 藥液易滾落，造成浪費(fèi) 藥液不展開(kāi)，待水分蒸發(fā)后，葉面上只能形成斷續(xù)的斑點(diǎn)，殺蟲(chóng)效果不好 加潤(rùn)濕劑

35、（SAA） SAA在界面吸附后，降低液氣、固液界面界面張力、使三個(gè)界面的界面張力大小發(fā)生相對(duì)改變，從而改變潤(rùn)濕角、藥液得以在植物表皮鋪展 水分蒸發(fā)后，形成均勻的藥物薄層，大大提高了農(nóng)藥的利用率和殺蟲(chóng)效果97防雨布 普通棉布因纖維中有醇羥基存在而呈親水性，所以容易被水粘濕，不能防雨 若采用表面活性劑處理棉布，使其發(fā)生界面吸附 極性基與棉纖維醇羥基結(jié)合，而非極性基伸向空氣，形成新的非極性界面層，這樣當(dāng)極性水與棉布發(fā)生接觸時(shí)，由原來(lái)的能潤(rùn)濕棉布變?yōu)椴粷?rùn)濕，這樣就制成了既能防水又能透氣的雨布。 983.3 表面活性劑的復(fù)配原理與應(yīng)用 3.3.1 復(fù)配助劑對(duì)SAA的影響 3.3.2 SAA間的相互影響9

36、9復(fù)配助劑對(duì)SAA的影響 無(wú)機(jī)電解質(zhì)對(duì)SAA的影響 極性有機(jī)物對(duì)SAA的影響 水溶性高分子化合物的影響1003.3.1無(wú)機(jī)電解質(zhì)對(duì)SAA的影響離子型SAA 、CMC，且 min降得更低（加入與SAA有相同離子無(wú)機(jī)鹽） 無(wú)機(jī)電解質(zhì)的濃度也有影響 增效原因： 離子型SAA界面吸附、形成膠團(tuán)時(shí)，都有雙電層結(jié)構(gòu)。加入無(wú)機(jī)鹽后，反離子壓縮了雙電層的擴(kuò)散層厚度，從而SAA分子更易吸附于界面或形成膠團(tuán)，表現(xiàn)為表面張力及CMC的降低。非離子SAA 影響較小 1013.3.2極性有機(jī)物對(duì)SAA的影響 脂肪醇: 一、長(zhǎng)鏈脂肪醇C醇：CMC、；且碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，這種作用越明顯C醇：CMC（C醇高時(shí)） 二、短鏈醇 CMC

37、 （ C醇小時(shí)）C醇：CMC（ C醇高時(shí)） 甲醇己醇：C醇，CMC先降后增 三、水溶性較強(qiáng)的極性有機(jī)物 尿素，N甲基乙酰胺、乙二醇、1，4二氧六環(huán)等 使CMC、 使SAA在水中的溶解度增加（ SAA的助溶劑） 果糖、木糖、山梨糖醇、環(huán)己六醇等：CMC 102 四、表面活性劑助溶劑的影響 某些表面活性劑由于在水中溶解度太小，對(duì)應(yīng)用不利，需要在配方中加入增加溶解度的添加劑，即助溶劑。 103五、水溶性高分子化合物的影響 增粘SAA與水溶性高分子化合物形成復(fù)合物 烴鏈的疏水作用、電性作用、色散力作用三種，導(dǎo)致SAA溶液黏度的增加。 例常將明膠、阿拉伯樹(shù)膠等和SAA一起使用，使乳狀液穩(wěn)定性提高（增粘）

38、1043.3 SAA間的相互影響 陰陽(yáng)離子SAA的復(fù)配規(guī)律（常用） 非離子離子SAA的相互作用（常用） 非離子非離子SAA的相互作用（化妝品） 陰離子兩性SAA、陽(yáng)離子兩性SAA的相互作用 都有利于提高表面活性或改善復(fù)配體系某方面的性能 1053.3.1陰陽(yáng)離子SAA的復(fù)配規(guī)律 疏水基結(jié)構(gòu)要求 疏水基中，碳原子數(shù)比較多、且各自所含碳原子數(shù)相近時(shí)，表面活性才有特殊表現(xiàn) 非等摩爾比復(fù)配 陰/陽(yáng)離子SAA的摩爾比一般為41501。 加入含有聚氧乙烯鏈的離子型SAA 可抑制溶液沉淀、凝聚現(xiàn)象（陰陽(yáng)復(fù)配時(shí)容易出現(xiàn)的缺點(diǎn)） 加入兩性SAA 改善復(fù)配體系的溶解性能。但加入較多,表面活性會(huì)有較大的降低,同時(shí)成本太高。 加入非離子SAA 陰-陽(yáng)離子SAA在水中溶解度明顯增加，且增強(qiáng)洗滌效果 說(shuō)明：陰-陽(yáng)離子SAA復(fù)配體系的主要缺點(diǎn)是易于形成沉淀或絮狀懸浮(由于強(qiáng)電性作用)：一旦濃度超過(guò)CMC以后，溶液就容易發(fā)生分層或凝聚等現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)沉淀1063.3.2非離子離子SAA的相互作用 在離子SAA中加入少量非離子SAA或反之，都將使表面活性提高，起到增效作用 在非離子SAA中加入離子SAA時(shí)，將使?jié)狳c(diǎn)升高，且濁點(diǎn)常為較寬的溫度范圍 陰離子非離子SAA配伍，增效作用強(qiáng)于陽(yáng)離子非離子SAA配伍 1073.3.3 陰離子表面活性劑與兩性表面活性劑的相互作用 陰離子表面活性劑不