东华大学助剂化学课件11

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1、 1亲水基类型的影响亲水基类型的影响 2主亲水基数量的影响主亲水基数量的影响 3亲水基位置的影响亲水基位置的影响表面活性剂亲水基对性能的影响亲水基的种类对表面活性剂性能有一定的影响表面活性剂KP/ CP/ cmc103 /mol dm-3cmc /mNm-1C12H25SO3Na379.2(35)40.8(35)C12H25OSO3Na157.8(40)38(40)C11H21COONa1926(25)37.1(25)C12H25N(CH3)3Br315(30)39(30)C12H25N+(CH3)2CH2CO O-1.8(23)3840C11H21COO蔗糖1000.34(27.5 )33.

2、4C12H25O(C2H4O)6H90 为不可以润湿。LGSGSLcosLGSLSG纺织品的润湿 纺织品表面的情况有所不同，由于它具有很大 的表面积，所以在实际润湿过程中很难达到平 衡。考虑润湿性能时，表面的润湿速率是一重 要因素。通常对表面活性剂作为润湿剂的评价 方式有以下三种： 润湿效率，它是指在一定温度、一定时间内 能润湿一定表面积所需表面活性剂最低浓度； 润湿能力，它是指表面活性剂不管使用浓度 如何，能使一指定体系润湿所需要最少时间； 润湿时间，它是指一定温度下固定表面活性 剂浓度对指定体系润湿所需要的时间。即常温条件下，表面活性剂溶液浓度为0.1，润 湿时间越短，表示它的润湿性能越好

3、。润湿时 间t与表面活性剂在溶液中浓度C有如下关系：式中A和B为经验常数。这是由于在较低浓度下， 表面张力随浓度的升高而降低。CBAtloglog表面活性剂的润湿作用表面活性剂的润湿作用 （1）降低液体的表面张力，提高液体的润湿能 力 （2）在固体表面的吸附，改变固体表面的润湿 性质（1）降低液体的表面张力，提高液体的润湿能 力 水与低能表面组成的体系，由于水的表面张力 比固体临界表面张力高，而不能在固体表面铺 展。在水中加入一些表面活性剂，则将降低水 的表面张力，使之低于固体的c而满足铺展发 生的条件，水就能很好的润湿固体。所需浓度 越低，效率越高（2）在固体表面的吸附，改变固体表面的润湿

4、性质 一种情况是表面活性剂在低能表面上的吸附，以分子的 非极性基朝向低能表面，而极性基朝外，这样会使低能 表面转变为高能表面，改善固体表面的润湿性能。如表 面活性剂在碳黑等疏水表面的吸附。 另一种情况是表面活性剂在固体表面形成亲水基朝向固 体，疏水基朝外的定向吸附，这种吸附将降低固体表面 自由能。这一方法常用于高能表面，降低高能表面的润 湿性能，以达到防水防油等目的CF3(CF2)6CH2OC COCCC COOCH2(CF2)6CF3CC COOCH2(CF2)6CF3CC COOCH2(CF2)6CF3渗透的基本理论 纺织品有无数纤维组成，纤维之间的相互排列 构成了许多毛细管，在水溶液中的

5、渗透作用类 似于发生了毛细管上升作用。压力差（P）与 溶液在毛细管中的上升高度（h）和溶液密度 （）之间有以下的关系：hPLGLGLGcos hLGcos(180-)LGLG 2r2r90时 90时 1影响润湿性的因素 2乳化及乳化剂的选择 3乳状液的稳定性 4固体的分散 5 洗涤原理影响表面活性剂润湿性能的因素 1表面活性剂的结构表面活性剂的结构 2 温度的影响温度的影响 3添加剂的影响添加剂的影响 4溶液的酸碱性溶液的酸碱性0.10.51.05.010.081012141618沉降时间100s的lgc/gL-1碳原子数直链烷基硫酸钠烷基碳原子数与润湿力的关系 在直链烷烃表面活性剂中，如果亲

6、水基在分子 的末端，则疏水基有814个碳原子者，具有较 好的润湿性能。 疏水基带有支链结构的表面活性剂润湿性能较 相同碳原子数的直链结构表面活性剂好。 亲水基处在中间位置的表面活性剂对纺织物来 说是特别好的润湿剂，因为这种结构的表面活 性剂在溶液中不利于形成胶束， 聚氧乙烯型非离子 表面活性剂的聚氧 乙烯基个数对润湿 性能也有较大的影 响，具有一定疏水 链长的表面活性剂 有相应的聚氧乙烯 基个数使润湿性能 达到最佳。57.510152001020304050607080n-C8n-C14n-C10n-C12润湿性/sEO/mol脂肪醇聚氧乙烯醚的润湿性与EO数的关系 温度：室温；浓度：0.12

7、5% 若在表面活性剂中引入第二个亲水的离子基团 通常不利于润湿。醇醚硫酸酯盐的润湿性能醇醚硫酸酯盐60时0.1%溶液的润 湿时间/sC16H33OSO3Na11.6C16H33OCH2CH2OSO3Na12.1C16H33O(CH2CH2O)2SO3Na16.6C16H33O(CH2CH2O)3SO3Na21.1C16H33O(CH2CH2O)4SO3Na22.9C18H37OSO3Na18.4C18H37OCH2CH2OSO3Na21.8C18H37O(CH2CH2O)2SO3Na24.1C18H37O(CH2CH2O)3SO3Na30.5C18H37O(CH2CH2O)4SO3Na32.8

8、 2 温度的影响温度的影响 温度升高时，短链表面活性剂的润湿能力可能变得不如 长链者。例如，25时C12H25OSO3Na的润湿能力比 C16H33OSO3Na强；但60时却相反。这可能由于温度升 高，长链者的溶解度增加，其表面活性得以充分发挥。 对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度接近浊点时出 现最佳的润湿性能。例如0.1%壬基酚聚氧乙烯醚（n=15） 在25使得润湿时间为50s，在70使得润湿时间为17s。3添加剂的影响添加剂的影响 水溶液中存在电解质会大大影响离子型表面活 性剂的润湿时间。 在阴离子和非离子表面活性剂溶液中加入长链 醇会增加它们的润湿能力。 聚氧乙烯非离子型表面活性剂的加

9、入，会增加 一些阴离子型表面活性剂的润湿能力。 溶液的酸碱性溶液的酸碱性溶液酸碱性与润湿渗透剂适应性溶液酸碱性阴离子 表面活性剂非离子 表面活性剂用 途强碱性低碳数的可溶 解、能使用， 不可带酯基不溶，不可使 用棉织物丝光、 碱缩处理，退 煮漂三合一工 艺弱碱性可以使用多数可以使用丝织物精炼中性可以使用可以使用后整理加工弱酸性可以使用，硫 酸酯盐易分解可以使用次氯酸漂白 一些树脂整理强酸性磺酸盐类可用多数可用羊毛碳化，涤 棉织物酸减量乳化理论与技术 1 概述 2 乳状液的形成 3 乳化剂的选择 4 乳状液的制备 5 影响乳液稳定性的主要因素 6 转相、乳析、破乳、败坏乳状液基本概念 乳状液/乳

10、剂定义 一般是指一种或一种以上的液体以极细小的液滴（0.1m ） 形式分散在另一种与之互不混溶的液体连续相中所构成的一 种不均匀分散体系 分散相（内相、不连续相） 定义中的小液滴相 分散介质（外相、连续相） 定义中的连续相 乳化剂 使不混溶的液体间形成稳定的乳状液的物质 表面活性物质、某些固体粉末 乳液示例 例：牛奶、炼油厂的废水、乳化农药乳状液的类型 油/水（O/W）型 水为分散介质（W） 水/油（W/O）型 憎水性物质如苯、煤油，习惯上称之为“油”（O） 油为分散介质 说明 乳剂属热力学不稳定体系 分散相液滴细小、分散度大，故总表面积大、表面自由能高图 W/O/W型和O/W/O型多重乳状液

11、的结构示意图乳状液类型的鉴别 染色法 稀释法 取少量乳状液滴入水中或油中，若乳状液在水中能稀释，即为O/W型； 在油中能稀释，即为W/O型。 导电法 因为水导电性强于油，O/W型乳状液的导电性能 远好于W/O型乳状液， 通过测电导可区别两者 但若乳状液中有离子型乳化剂，也有较好导电性染色法 将油溶性染料滴入乳状液，振荡后在显微镜下观察若若内相内相被染色，则为被染色，则为O/W 型型若若外相外相染色，则为染色，则为W/O型型也可用水溶性染料做试验也可用水溶性染料做试验微乳液定义与类型 定义 是两种或两种以上不互溶液体，形成的外观透明或半透明、各向同性的 热力学稳定分散体系 类型 O/W 、W/O

12、型 微乳液与乳状液的区别 微乳液的应用微乳液与乳状液的区别微乳液乳状液分散0.010.1um 0.1um外观透明或半透 明不透明热力学稳定稳定不稳定2 乳状液的形成 乳状液在热力学上是一种不稳定体系，因为为了得到乳状液，要 把一种液体高度分散于另一种液体中，大大地增加了体系界面， 也即要对体系作功，增加体系总能量，这部分能量以界面形式保 存于体系之中。被分散的液珠自发地有一种聚结的倾向，以减少 界面，使界面能降低。 2.1 乳化剂的作用 2.2 决定乳剂类型的因素 乳化剂能起到稳定乳剂的作用， 界面张力高低主要表明乳状液形成之难易，并非乳状液稳定性的唯一衡量标 志 主要是由于乳化剂具有降低界面

13、张力、形成界面膜 电屏障等作用。乳化剂的作用乳化剂的作用3 乳化剂 乳化剂是乳剂的重要组成部分，在乳剂形成、稳定性等方面起重要作用，应符合乳剂的基本要求。乳化剂应有较强较强的乳化能力的乳化能力，乳化能力是指乳化剂能显著降低油水两相之间的界面张力能显著降低油水两相之间的界面张力，并能，并能在乳滴周围形成在乳滴周围形成牢固牢固的的乳化膜乳化膜。乳化能力对乳剂的形成及保持乳剂的稳定性起决定性的作用。所以制备乳状液应选择具有很强乳化能力的乳化剂。乳化剂应受各种因素的影响小。3.1 3.1 乳化剂的类型及特点乳化剂的类型及特点 3.1 乳化剂的类型及特点乳化剂的类型及特点 一、亲水性低分子量乳化剂一、亲

14、水性低分子量乳化剂 亲水性低分子量乳化剂，一般作为亲水性低分子量乳化剂，一般作为O/W型乳状液的乳化剂型乳状液的乳化剂 二、亲油性的低分子量乳化剂二、亲油性的低分子量乳化剂 亲油性的低分子量乳化剂，一般作为亲油性的低分子量乳化剂，一般作为W/O型乳状液的乳化剂型乳状液的乳化剂 三、无明显特性的低分子量乳化剂 四、高分子量的乳化剂3.2 3.2 乳化剂的作用乳化剂的作用 一、降低界面张力界面张力高低主要表明乳状液形成之难易，并非乳状液稳定性的唯一衡量标志二、形成界面膜、电屏障三、乳液聚合中的分散和增溶作用3.3 3.3 乳化剂的选择依据及原则乳化剂的选择依据及原则 一、乳化剂的选择依据 （1）H

15、LB值方法 （2）相转变温度法（PIT法） PIT法只适用于非离子型乳化剂的选择 若选择非离子型SAA做乳化剂，开始可以用HLB值方法确定，然后用PIT法 进行检验 步骤步骤 根据乳状液的要求确定乳状液的类型（O/W 或W/O型）。并据此确定乳状液的油水体系， 确定乳状液的油相成分。 计算油相成分所需HLB值。 选择乳化剂，使其HLB值与油相所需HLB值相 同或相近。 混和油相的HLB值计算（HLB的加和性） 例：复合乳化剂配比的计算 例2: 油相由三种组分组成：A(HLB=8)、B(HLB=14)、C(HLB=16)，如果各组 分用量分别为3g、0.5g、0.5g，使用S-80（HLB4.3）、T-80（HLB15） 配制复合乳化剂来乳化该混和油相，试求乳化剂的各自用量。 确定乳化剂的用量，进而确定乳状液的配方； 按以确定的配方配制成乳状液，观察、检验乳状液的稳定性等， 并进行检验和修改配方。 注意注意 （2）PIT方法 PIT：乳状液发生类型转变时的温度称为相转变 温度 PIT测定方法 用35%的非离子型乳化剂乳化分散相（油相和水相等 量），搅拌加热至不同温度，观察（测量）乳状液是否转相，直至测出PIT PIT选择乳化剂的依据 配制O/W型乳液：被选乳化剂的PIT比乳状液储存温度高 2060时，乳化