表面活性剂的功能与应用【PPT】

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1、2018/9/6,1,表面活性剂,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,2018/9/6,表面活性剂,2,3.1 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,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。,cmc,2018/9/6,3,表面活性剂,3.1.2 增溶作用的方式,1 非极性分子在胶束内的增溶,

2、在胶束内部，被增容的物质完全处于非极性环境中。,2018/9/6,4,表面活性剂,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。,2018/9/6,5,表面活性剂,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,2018/9/6,6,表面活性剂,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,2018/9/6,7,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 3,2018/9/6,表面活性剂,

3、8,3.1.3 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,2018/9/6,表面活性剂,9,3.1.3.2 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？,2018/9/6,表面活性剂,10,3.1.3.4 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,2018/9/6,表面活性剂,11,3.1.4 增溶作用的应用,乳液聚合 开采石油 胶片生产 洗涤剂,2018/9/6,表面活性剂,1

4、2,3.2 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,2018/9/6,表面活性剂,13,3.2.1 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,2018/9/6,表面活性剂,14,3.2.1.2 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

5、速度,2018/9/6,表面活性剂,15,3.2.2 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,2018/9/6,表面活性剂,16,3.2.3 乳化剂及其选择依据,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,2018/9/6,表面活性剂,17,1 乳化剂与分散相的亲和

6、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。,2018/9/6,表面活性剂,18,2 转相温度PIT法（Phase Inversion Temperature）,主要针对 非离子表面活性剂浊点 Cloud Point温度高低,2018/9/6,表面活性剂,19,3.2.4 乳化剂的破乳,有两相界面存在 是热力学不稳定体系,2018/9/6,表面活性剂,20,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

7、润作用絮凝作用,破坏界面膜,2018/9/6,表面活性剂,21,3.2.5 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,2018/9/6,表面活性剂,22,3.3 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：,2018/9/6,表面活性剂,23,（1）粘湿,3.3.1 润湿过程,粘附功 (work of adhesion),2018/9/6,表面活性剂,24,(2) 浸湿,浸湿功 (work of immersion),2018/9/6,表面活性剂,25,(3)铺展,2018/9/6,表面活性剂,26,3.3.2 表面活性剂的润湿作用

8、,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,2018/9/6,表面活性剂,27,3.3.3 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,2018/9/6,表面活性剂,28,3.3.4 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 织物的防水、防油

9、处理4 农药中的应用,2018/9/6,表面活性剂,29,3.4 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。,2018/9/6,表面活性剂,30,“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。,2018/9/6,表面活性剂,31,1 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,2018/9/6,表面活性剂,32,3.4.2

10、 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外=E=A,2018/9/6,表面活性剂,33,2 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,2018/9/6,表面活性剂,34,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,2018/9/6,表面活性剂,35,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

11、表面活性剂的消泡作用,2018/9/6,表面活性剂,36,1 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失去自动修复作用,3 降低膜黏度,4 固体颗粒,2018/9/6,表面活性剂,37,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,2018/9/6,表面活性剂,38,3.4.4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

12、,如何灭火呢？,2018/9/6,39,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 井 液,2018/9/6,40,钻井液的主要作用（简图）,2018/9/6,表面活性剂,41,2018/9/6,表面活性剂,42,钻井液功用类型组成,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。,2018/9/6,表面活性剂,43,3.4.4.3 消泡作用在发酵工业中的应用,3.4.4.4 消泡作用在轻

13、工业中的应用,2018/9/6,表面活性剂,44,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,2018/9/6,表面活性剂,45,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。,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：,2018/9/6,表面活性剂,46,3 影响表面活性剂洗涤作用的因素,1 表面或表

14、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,2018/9/6,表面活性剂,47,4 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,2018/9/6,表面活性剂,48,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,2018/9/6,表面活性剂,49,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

15、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,2018/9/6,表面活性剂,50,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，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。,2018/9/6,表面活性剂,51,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。,2018/9/6,表面活性剂,52,3.6 分散和絮凝作用,涂料,墨水,消字液,