表面活性剂功能和科学应用

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1、* * 1 1 ngng 第三章第三章 表面活性剂的功能与应用表面活性剂的功能与应用 *2 ng 润湿作用润湿作用 乳化作用乳化作用 分散作用分散作用 起泡与消泡起泡与消泡 增溶作用增溶作用 洗涤作用 肥皂、洗涤剂 化妆品 食品加工 纺织工业 金属加工 石油、建筑 功能 应用 * 3.1 增溶作用 Solubilization 表面活性剂在水溶液中达到临界胶束浓度后， 一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中 的溶解度可显著增加并形成透明胶体溶液， 这种作用即增溶作用。 3.1.1 增溶作用的定义和特点 s / 溶解度 C / % 没有两相界面存在 是热力学稳定体系 溶液的其他物理性质没有明显改变

2、。 cmc *4 ng 3.1.2 增溶作用的方式 1 非极性分子在胶束内的增溶 在胶束内部， 被增容的物质 完全处于非极 性环境中。 *5 ng 2 在表面活性剂分子间的增溶 分子结构与表面活性剂类似 的极性有机化合物 栅栏之间 甚至拉入内部。 *6 ng 3 在胶束表面的吸附增溶 既不溶于水也不溶于油的 小分子极性有机化合物 在胶束表面增容 *7 ng 4 聚氧乙烯基间的增溶 以聚氧乙烯基为亲水基的 非离子表面活性剂 包裹在胶束外层的长链中 *8 增溶量：100mL已标定的浓度的表面 活性剂溶液中，滴加被增溶物，当达饱 和开始析出时的物质的量（mol） 42 1 3 meng * 3.1.

3、3 增溶作用的主要影响因素 3.1.3.1 表面活性剂的化学结构 1. 非离子型阳离子型 阴离子型 2. 胶束越大，增溶量越大。 3. 直链型支链型 4. 疏水基含有极性基团 * 3.1.3.2 被增溶物的化学结构 3.1.3.3 温度的影响 链长、不饱和度、支链、环化程度 有个问题？ * 3.1.3.4 添加无机电解质的影响 3.1.3.5 有机添加剂的影响 添加极性物质 添加非极性物质 * 3.1.4 增溶作用的应用 乳液聚合 开采石油 胶片生产 洗涤剂 * 3.2 乳化与破乳作用 一种或多种液体以微滴状分散到 另一种不相混溶的液体中所形成 的多相分散体系，称为乳状液。 这种形成乳状液的过

4、程称为乳化。 分散相 (内相、不连续相) 分散介质 (外相、连续相) 水相 / 油相 * 3.2.1 乳状液的类型及形成 3.2.1.1 乳状液的类型和鉴别 1 水包油 O / W 2 油包水 W / O 3 套圈型 稀释法 染料法 电导法 滤纸湿润法 * 3.2.1.2 影响乳状液类型的主要因素 1 相体积（25.98%74.02%） 2 乳化剂的分子结构和性质 3 乳化器的材质 4 两相的聚结速度 * 3.2.2 影响乳状液稳定性的因素 有两相界面存在 是热力学不稳定体系 1 表面张力 2 界面膜的性质 3 界面电荷 4 乳状液分散介质的黏度 5 固体粉末的加入 * 3.2.3 乳化剂及其

5、选择依据 合成表面活性剂 高分子化合物 天然化合物 固体粉末 亲油 | 亲水 HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 20 | |消泡| | | 润湿剂 |增溶剂| | 石蜡 W/O乳化剂 |去污| 聚乙二醇 | 渗透作用 | | O/W 乳化剂 | 1 HLB值法 * 1 乳化剂与分散相的亲和性。 2 乳化剂的配伍作用 3 乳化剂体系的特殊要求 食品、化妆品用乳化剂应无毒、无特殊气味。 冰淇淋用硬脂酸单甘油醋作乳化剂。 雪花膏等则用司潘吐温混合乳化剂 4 乳化剂的制造工艺 不宜过分复杂，原料来源应丰富； 使用要方便。 * 2 转相温度PIT法（Phase Invers

6、ion Temperature） 主要针对 非离子表面活性剂 浊点 Cloud Point 温度高低 * 3.2.4 乳化剂的破乳 有两相界面存在 是热力学不稳定体系 * 物理法 ： 离心法 电沉积法 超声波法 过滤法 化学法：破乳剂 顶替作用 湿润作用 絮凝作用 破坏界面膜 * 3.2.5 乳化和破乳的应用 农药生产、金属加工、沥青乳化 食品、化妆品 原油开采 * 3.3 润湿作用 润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程 接触角的示意图： * （1 1）粘湿）粘湿 3.3.1 润湿过程 粘附功 (work of adhesion) * (2) 浸湿 浸湿功 (work of imm

7、ersion) * (3)铺展 * 3.3.2 表面活性剂的润湿作用 这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫润湿作用 1 在固体表面发生定向吸附 2 提高液体的湿润能力 * 3.3.3 润湿剂 这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂 叫做湿润剂 位于分子中间时湿润性能比较强 位于分子末端时去污能力比较强 亲油基 有分支结构的湿润性和渗透性的较好 去污能力较差 亲水基位置 1 分子结构 2 性质 阴离子型 分子量小的的湿润性和渗透性的较好 分子量大的洗涤、分散、乳化能力较好 分子量 非离子型 * 3.3.4 表面活性剂在润湿方面的应用 1 矿物的泡沫浮选 2 金属的防锈、缓蚀 3 织物的

8、防水、防油处理 4 农药中的应用 * 3.4 起泡和消泡作用 打开啤洒、香槟瓶即有大量泡沫出 现等，液体泡沫。 人们通常所说的泡沫多指 面包、蛋糕等弹性大的物质以及 泡沫塑料、饼干等为固体泡沫。 液体泡沫 也是本节要讨论的主要内容。 * “泡”就是由液体薄膜包围着气体。 3.4.1 泡沫的形成及其稳定性 “泡沫”是气体分散于液体中的分散体系。 * 1 表面张力 泡沫的稳定性与那些条件相关呢？ 2 界面膜的性质 3 表面张力的修复作用 4 表面电荷 5 泡内气体的扩散 * 3.4.2 表面活性剂的起泡和稳定作用 1 表面活性剂的起泡性 表面活性剂在外界作用下产生气泡的难易程度 加压通气、搅拌 W

9、外=E=A * 2 表面活性剂的稳泡性 稳泡剂 天然化合物 高分子化合物 合成表面活性剂 * 在肥皂水里加入一小匙的砂糖或 少许的茶叶，放在阴暗处过夜后 ，就会发现这种肥皂水吹出来的 泡泡颜色不但鲜艳，而且比较不 容易破裂。 肥皂，热水 * 在制糖、制药、微生物工程、发酵酿造工业以及减 压蒸馏、溶液浓缩和机械洗涤过程中泡沫太多，要 加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡， 防止事故。 3.4.3 表面活性剂的消泡作用 * 1 表面张力 2 界面膜的性质 3 表面张力的修复作用 4 表面电荷 5 泡内气体的扩散 泡沫的稳定性与那些条件相关呢？ 1 降低局部表面张力 2 破坏界面膜的弹性 使其

10、失去自动修复作用 3 降低膜黏度 4 固体颗粒 * 消 泡 剂 1 降低局部表面张力 2 破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用 3 降低膜黏度 4 固体颗粒 1 天然油脂、矿物油 2 固体颗粒 3 合成表面活性剂 * 3.4.4起泡和消泡的应用 3.4.4.1 起泡作用在灭火中的应用 燃烧的条件： 温度 氧气 如何灭火呢？ *40 核心内容 钻井液的流变性能 钻井液处理剂 钻井液的造壁性 钻井液体系 3.4.4.2 起泡作用在原油开采中的应用 钻钻 井井 液液 eng *41 钻井液的主要作用（简图） 携带、悬浮岩屑 控制压力 形成泥饼 破岩、清岩 保护油气层 传递水功率 eng * * 钻

11、井液功用类型组成 钻井液 凡钻进中一切有助于从井眼产生和清除钻屑的 流体（液、气、液+气）。 广义完井液 一切与产层接触的流体（各种盐水、 聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。 狭义完井液 钻开油气层的钻井液。 * 3.4.4.3 消泡作用在发酵工业中的应用 3.4.4.4 消泡作用在轻工业中的应用 * 洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物 体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不 被再次污染等功能。 3.5 洗涤和去污作用 洗涤体系是复杂的多相分散体系，润湿、渗透、吸附 、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物理的化学 的过程 * 加入表面活性剂后，憎 水基团朝向织物表面和 吸附在污

12、垢上，使污垢 逐步脱离表面。 污垢悬在水中或随泡沫浮 到水面后被去除，洁净表 面被活性剂分子占领。 其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明： * 3 影响表面活性剂洗涤作用的因素 1 表面或表面张力 2 表面活性剂在界面上的吸附状态 3 表面活性剂的分子结构 4 乳化与起泡作用 5 表面活性剂的增溶作用 6 黏附强度 * 4 表面活性剂在洗涤剂中的应用 非离子型表面活性剂 阴离子型表面活性剂 两性表面活性剂 粉状洗涤剂 民用洗涤剂 工业洗涤剂 * 液体洗涤剂 洗发香波 餐具洗涤剂 轻垢液体洗涤剂 重垢液体洗涤剂 * 第一 看产品外观。一般来说，假冒伪劣产品的外包 装比较粗糙，整体色

13、泽较为暗淡，手感比较平，没有立 体感，有些产品的说明文字模糊不清，而真洗发水的包 装外观质地均匀，色泽鲜亮，手感错落有致，印刷字体 清晰顺畅。 第二 闻产品香味。香味是判断洗发水真假 的重要依据。假的洗发水，香味或比较暗淡，或者根本 就没有香味，另外有些假冒产品由于过多的加入了香精 ，闻起来有刺鼻的香味。而正品洗发水香味比较浓郁但 很清新，给人的感觉比较舒爽。 洗发水的选用 * 第三点 打开洗发水，来个“近距离接触”。挤出一点点 洗发水，看一看它的粘稠度。假的洗发水，由于掺水 比较多。显得比较稀而且有丝状。甚至时还会看到泡 沫或拉丝现象，成分不。而真的洗发水，整体看起来 比较均匀，色泽柔和鲜亮

14、，没有拉丝状。洗起头来泡 沫一般也比较丰富。 第四点 问价钱。正规商店、商场的名牌洗发水价钱比较 高，一般都是真货，如果价位非常低，低于正品进货价 20%以上，这就值得怀疑了。 * 洗发应注意的问题 1 不宜过勤 根据自己的情况，大概一周洗两、三次就可以了 。 2 不宜用二合一或多合一的洗发水 3 护法素的使用 天生卷或头发较为干枯的可适量增加护法素的用量。 非常细软的发质一般头皮都容易出油，可以少用护法素。 护法素中的多种化学物质可渗入头皮，进而会伤害大脑， 只要用在发梢上即可，不要碰到头皮或者尽量清洗干净。 * 3.6 分散和絮凝作用 涂料 墨水消字液改正液 分散的作用 感光材料 纳米材料 钻井泥浆油墨 * 3.7 表面活性剂的其他功能 1 柔软平滑作用 2 抗静电作用 3 杀菌功能