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1、表面活性剂概述,目录,水溶液浓度与表面张力的几种典型关系,溶液表面张力随溶质浓度的增大而略有上升，如：无机酸、碱、盐等；溶液表面张力随溶质浓度的增大而逐渐下降，如： 有机酸、醇、醛等；溶液表面张力随溶质浓度的增大急剧下降，到一定浓度后，趋于恒定值，例如 肥皂、长链烷基苯磺酸钠等（表面活性剂）。,表面活性剂一词来自英文Surfactant。它实际上是短语Surface（表面） Active（活性）Agent（添加剂）的缩合词。它还有一个名字叫做Tenside。表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从而具有
2、一系列应用功能。,表面活性剂的结构特点,表面活性剂分子,极性基团（亲水）,非极性基团（疏水）,硬脂酸,表面活性剂的分类,表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型和非离子型两大类，离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂。显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。,阴离子表面活性剂,R-OSO3Na硫酸酯盐,R-SO3Na磺酸盐,R-OPO3Na2磷酸酯盐,两性表面活性剂,CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜碱型 | CH3,阳离子表面活性剂,CH3 |R-N-HCl 仲胺盐 | H,CH3 |R-N-HCl 叔胺盐 | CH3,CH3 |
3、R-N+-CH3Cl 季胺盐 | CH3,R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚,非离子表面活性剂,R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺,R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺,R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型,表面活性剂的HLB值,HLB值代表亲水基和亲油基的平衡值，用来衡量亲水与亲油能力的强弱，实际上主要表征了表面活性剂的亲水性；HLB值越高，亲水性越强；HLB值越低，亲水性越弱。,HLB值的确定：非离子型 HLB值=(亲水基团HLB)+(亲油基团HLB)+7聚氧乙烯型 HLB值= 亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量 100/5多元醇脂肪酸酯 HLB值=
4、20(1-S/A)皂化值不易得到的 HLB值= (E+P)/5混合型 HLB混合=(HLBi qi),根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂,HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | | 聚乙二醇 O/W乳化剂,例如：HLB值在26之间，作油包水型的乳化剂,810之间作润湿剂；,1218之间作为水包油型乳化剂。,HLB值的影响因素,亲油基团亲水基团分子形态：亲水基位于分子中间，润湿性能比位于分子末端强；亲水基在末端，去污力较强。亲油基团带有分支结构，具有较好的润湿和渗透性能，但去污力较小。分子
5、量：分子量较大，洗涤、分散、乳化性能较好；分子量较小，润湿、渗透作用比较好。,临界胶束浓度（CMC）,胶束结构示意图,胶束有不同的形态，除了球状，还有椭球状、棒状、层状等。表面活性剂开始大量形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度（CMC）。,2018/1/4,表面活性剂浓度由小变大,C CMC溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自发聚集，形成球状、层状胶束，将憎水基埋在胶束内部。,表面活性剂溶液的性质在CMC附近发生突变。,临界胶束浓度是表面活性剂的一个重要特征参数。CMC越小，表面活性剂的使用效率越高，即表面活性剂可在较低浓度下发挥更大效能。,影响CMC的因素:,（1）疏水基的影响在C8-C16范围
6、, 表面活性剂疏水基烃链长度增加会导致CMC下降。表面活性剂的烃链上如果有支链，则有分支的表面活性剂的CMC值比同碳原子数的直链化合物高得多。烃链中有C=C键时,比同条件下的C-C的CMC大3-4倍;烃链中引入极性基, CMC增大。,影响CMC的因素:,（2）亲水基的影响水溶液中，离子表面活性剂比同烃链的非离子表面活性剂的CMC值高得多。极性基位置从末端移到中间，CMC增大；亲水键增多， CMC增大；聚氧乙烯基数增多，CMC增大。,影响CMC的因素:,（3）温度的影响温度升高，表面活性剂亲水基的水合作用下降，CMC下降；另一方面，疏水碳链的凝聚力减弱，导致胶束不易形成，CMC上升；离子型，先下
7、降后上升；非离子型，下降。,影响CMC的因素:,（3）其他因素影响在水溶液中添加电解质会导致CMC下降。电解质对离子型影响较大，两性次之，对非离子型影响较小。,少量有机物的加入会导致CMC很大的变化,脂肪醇对C11H23COOK水溶液CMC的影响,表面活性剂的功能与应用,润湿作用,乳化作用,分散作用,起泡与消泡,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,表面活性剂的功能与应用,1.增溶作用定义：由于表面活性剂胶束的存在，使得原来不溶或微溶的 物质溶解度显著增加的作用。特点：1）增溶作用可以使被溶物的化学势大大降低，是自发过程，使整个系统更加
8、稳定。2）增溶作用是一个可逆的平衡过程。3）增溶后不存在两相，溶液是透明的。此点与乳化作用不同，增溶后是热力学稳定的均相体系，而乳液则为热力学不稳定的多分散体系，有巨大的相界面和界面自由能。,表面活性剂的功能与应用,2.乳化与破乳作用,一种或几种液体以大于10-7 m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散系统称为乳状液。这种形成乳状液的过程称为乳化。将乳状液中的分散相和分散介质分开，称为破乳。,表面活性剂的功能与应用,3.表面活性剂的润湿作用,添加表面活性剂改变固-液、固-气和液-气三个界 面的界面张力，来改变固体的润湿性能。能使液体润湿或加速润湿固体表面的表面活性剂为润湿剂；能使
9、液体渗透或加速渗入孔性固体表面的表面活性剂为渗透剂。,表面活性剂的功能与应用,4.起泡和消泡作用“泡”就是由液体薄膜包围着气体。“泡沫”是气体分散于液体中的分散体系。,表面活性剂的功能与应用,5.洗涤和去污作用,加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，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。,表面活性剂的功能与应用,6.分散和絮凝作用 分散剂 能使固体质点迅速润湿，又能使质点间的势垒上升到一定高度的表面活性剂才称为分散剂。 水介质中使用的分散剂一般都是亲水性较强的表面活性，疏水链多为较长的碳链或成平面结构。絮凝剂 有机高分子絮凝剂的絮凝作用主要是通过桥连而实现的。,表面活性剂的功能与应用,7.表面活性剂的其他功能柔软平滑作用 通过表面活性剂的吸附，降低纤维物质的动、静摩擦系数。 实际应用中，表面活性剂和油剂混用。抗静电作用 表面活性剂在材料表面形成正向吸附，疏水基朝向材料表面，亲水基伸向空间，纤维的离子导电性和吸湿导电性增加，产生了放电现象，降低表面电阻。杀菌功能 阳离子表面活性剂,Thank You!,
