2020表面活性劑化學(xué)復(fù)習(xí)ppt課件

1、 表面活性劑化學(xué)Surfactant Chemistry2第一章概論第一章概論. .表面活性劑定義表面活性劑定義凡是在低濃度下吸附于體系的兩相界面上，改變界面性質(zhì)，并顯著降低界面能界面張力），并通過改變界面狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤濕與反潤濕，乳化與破乳，起泡與消泡，以及在較高濃度下產(chǎn)生增溶的物質(zhì)稱為表面活性劑。3.2.2表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4.表面活性劑的分類表面活性劑的分類1.3.11.3.1按親水基分類按親水基分類. .51.3.31.3.3按相對(duì)分子質(zhì)量分類按相對(duì)分子質(zhì)量分類6GriffinGriffin法法 適用于聚氧乙烯基非離子表面活性劑HLB值的計(jì)算。1.4.2.HLB

2、1.4.2.HLB計(jì)算計(jì)算7壬基酚聚氧乙烯醚 C9H19C6H4O(CH2CH2O)10H親水基重： O-(CH2CH2O)10H457親油基重： C9H19-C6H4-203457203457HLB=13.96=13.96Example:82)2)基團(tuán)法基團(tuán)法DavisDavis法）法） HLB7+(基團(tuán)的HLB數(shù))C12H25SO3Na的HLB值：3 .1211)475. 0(127HLBExample:9C12H25SO3NaC12H25SO3- Na+2.12.1陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑此類表面活性劑在水中解離出表面活性陰離子。此類表面活性劑在水中解離出表面活性陰離子。1.性質(zhì)

3、性質(zhì)Example：第二章表面活性劑分類第二章表面活性劑分類10 在水中離解出表面活性正離子，稱之為在水中離解出表面活性正離子，稱之為“逆性皂逆性皂”。2.22.2陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑在通常情況下，不適于作洗滌劑，但它廣泛用于殺在通常情況下，不適于作洗滌劑，但它廣泛用于殺菌、防粘土膨脹、破乳、緩蝕以及礦物浮選等。菌、防粘土膨脹、破乳、緩蝕以及礦物浮選等。11C12H25NCH3CH3CH3 ClC12H25NCH3CH3CH3+Cl- 這類表面活性劑通常是那些具有表面活性的含氮化這類表面活性劑通常是那些具有表面活性的含氮化合物，即有機(jī)胺衍生出來的鹽類，它們?cè)谒心芙怆x出合物，即有機(jī)

4、胺衍生出來的鹽類，它們?cè)谒心芙怆x出表面活性陽離子。表面活性陽離子。2.2.12.2.1陽離子表面活性劑的特點(diǎn)陽離子表面活性劑的特點(diǎn)12定義：兩性表面活性劑定義：兩性表面活性劑(Amphoteric Surfactants)(Amphoteric Surfactants)是是指同時(shí)攜帶正負(fù)兩種離子電荷的表面活性劑，即它指同時(shí)攜帶正負(fù)兩種離子電荷的表面活性劑，即它的表面活性離子的親水基即具有陰離子部分又具有的表面活性離子的親水基即具有陰離子部分又具有陽離子部分。陽離子部分。2.32.3兩性表面活性劑兩性表面活性劑特性：毒性很低，生物降解性能好，具有優(yōu)良特性：毒性很低，生物降解性能好，具有優(yōu)良的洗

5、滌、乳化、緩蝕、殺菌以及抗靜電作用。的洗滌、乳化、緩蝕、殺菌以及抗靜電作用。 配物性好。配物性好。13 這類表面活性劑在水溶液中解離出的表面活性這類表面活性劑在水溶液中解離出的表面活性離子是一個(gè)既帶有陰離子又帶有陽離子的兩性離子，離子是一個(gè)既帶有陰離子又帶有陽離子的兩性離子，而且兩性離子隨著溶液而且兩性離子隨著溶液pHpH值的變化而變化。值的變化而變化。2.3.12.3.1兩性表面活性劑的特點(diǎn)兩性表面活性劑的特點(diǎn) 在強(qiáng)酸中在強(qiáng)酸中 等電點(diǎn)等電點(diǎn) 在強(qiáng)堿中在強(qiáng)堿中（顯陽離子性質(zhì)）（顯陽離子性質(zhì)） （顯兩性）（顯兩性） （顯陰離子性質(zhì)）（顯陰離子性質(zhì)）14定義：在水溶液中不解離為離子狀態(tài)，而是以分

6、子定義：在水溶液中不解離為離子狀態(tài)，而是以分子或膠束狀態(tài)存在于溶液中，稱為非離子表面活性劑?；蚰z束狀態(tài)存在于溶液中，稱為非離子表面活性劑。特點(diǎn)：它的親油基一般是烴鏈或聚氧丙烯鏈，親水特點(diǎn)：它的親油基一般是烴鏈或聚氧丙烯鏈，親水基大部分是聚氧乙烯、羥基或醚基、酰胺基等?；蟛糠质蔷垩跻蚁⒘u基或醚基、酰胺基等。非離子表面活性劑產(chǎn)品，大部分呈液態(tài)或漿狀。非離子表面活性劑產(chǎn)品，大部分呈液態(tài)或漿狀。2.42.4非離子表面活性劑非離子表面活性劑152.4.52.4.5非離子表面活性劑的性質(zhì)和應(yīng)用非離子表面活性劑的性質(zhì)和應(yīng)用 濁點(diǎn)的定義：濁點(diǎn)的定義： 含有醚基或酯基的非離子表面活性劑在水中的含有醚基或酯基

7、的非離子表面活性劑在水中的溶解度隨溫度的升高而降低，開始在較低溫度時(shí)表溶解度隨溫度的升高而降低，開始在較低溫度時(shí)表面活性劑溶液呈透明狀，當(dāng)溫度升高到某一溫度時(shí)，面活性劑溶液呈透明狀，當(dāng)溫度升高到某一溫度時(shí)，溶液開始變渾濁，這一溫度稱為該表面活性劑的濁溶液開始變渾濁，這一溫度稱為該表面活性劑的濁點(diǎn)。點(diǎn)。16非離子表面活性劑具有高表面活性，其水溶液的表面張非離子表面活性劑具有高表面活性，其水溶液的表面張力低，臨界膠團(tuán)濃度亦低于離子型表面活性劑，膠團(tuán)聚力低，臨界膠團(tuán)濃度亦低于離子型表面活性劑，膠團(tuán)聚集數(shù)大，增溶作用強(qiáng)，并具有良好的乳化能力和洗滌等集數(shù)大，增溶作用強(qiáng)，并具有良好的乳化能力和洗滌等作用。

8、作用。非離子表面活性劑不能在水中解離成離子，因此，穩(wěn)定非離子表面活性劑不能在水中解離成離子，因此，穩(wěn)定性高，酸、堿、離子對(duì)它的影響較小，耐硬水性強(qiáng)。性高，酸、堿、離子對(duì)它的影響較小，耐硬水性強(qiáng)。無毒。無毒。性質(zhì)性質(zhì)172.5.12.5.1含氟表面活性劑含氟表面活性劑 定義：將碳?xì)浔砻婊钚詣┓肿犹細(xì)滏溨械臍湓硬慷x：將碳?xì)浔砻婊钚詣┓肿犹細(xì)滏溨械臍湓硬糠只蛉坑梅尤〈统蔀樘挤砻婊钚詣?，分或全部用氟原子取代，就成為碳氟表面活性劑，或稱氟表面活性劑?；蚍Q氟表面活性劑。 親油基是親油基是CFCF鏈。鏈。 例如：例如：CF3CF2 CF2 CF2 CF2 CF2 CF2COOKCF3CF2

9、 CF2 CF2 CF2 CF2 CF2COOK181.1.含氟表面活性劑的性質(zhì)含氟表面活性劑的性質(zhì) “ “三高三高”、“兩憎兩憎”， 高表面活性高表面活性高耐熱穩(wěn)定性高耐熱穩(wěn)定性高化學(xué)穩(wěn)定性高化學(xué)穩(wěn)定性含氟烴基含氟烴基既憎水既憎水又憎油又憎油192.6高分子表面活性劑高分子表面活性劑定義：定義： 高分子表面活性劑通常指分子量大于高分子表面活性劑通常指分子量大于1000010000，具有表面活性的物質(zhì)。具有表面活性的物質(zhì)。掌握要點(diǎn)：表面活性劑的概念、結(jié)構(gòu)特征、分類和各類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、F表面活性劑的特點(diǎn)、計(jì)算HLB21第三章表面活性劑在界面的上的吸附第三章表面活性劑在界面的上的吸附TCRTC)(22

10、) 1 (23.1Gibbs公式公式若 單 位 是 d y n - 1 ( e r g - 2 ) ， R 的 單 位 是8.31107erg.mol-1.K-1，單位是mol-2；若單位是mN.m-1(mJ.m-2)，R的單位是8.31J.mol-1.K-1，單位是mol.m-222例：25,一種乙醇水溶液的表面張力與濃度的關(guān)系=72-0.5C+0.2C2計(jì)算濃度為0.5mol.L-1時(shí)乙醇溶液的表面吸附量？解：根據(jù)已知條件：dCd-0.5+0.22C-0.5+0.220.5-0.3TCRTC)(22) 1 (2)3 . 0(2981031. 85 . 07=6.010-12(mol-2)2

11、32.低表面能固體和高表面能固體低表面能固體和高表面能固體表面能小于表面能小于100mJ/m2100mJ/m2的固體稱為低表面能固體，聚的固體稱為低表面能固體，聚合物和固態(tài)有機(jī)物。合物和固態(tài)有機(jī)物。無機(jī)固體和金屬的表面能多大于無機(jī)固體和金屬的表面能多大于100mJ/m2100mJ/m2，稱為高，稱為高表面能固體。表面能固體。243.4.4表面活性劑的吸附對(duì)固體表面的影響表面活性劑的吸附對(duì)固體表面的影響由于吸附了表面活性劑，固體表面最外層的化學(xué)組成發(fā)生了變化。1.固體表面的潤濕性質(zhì)固體表面的潤濕性質(zhì)251表面活性劑疏水基直接吸附于固體表面表面活性劑疏水基直接吸附于固體表面圖圖3-43 表面活性劑

12、疏水基直接吸附于固體上表面活性劑疏水基直接吸附于固體上26圖圖3-44 癸基甲基亞砜水溶液在石墨上的接觸角癸基甲基亞砜水溶液在石墨上的接觸角272表面活性劑親水基直接吸附在固體表面上表面活性劑親水基直接吸附在固體表面上圖圖3-45 陰離子表面活性劑在帶正電固體陰離子表面活性劑在帶正電固體a表面正電荷密度大；表面正電荷密度大； （b表面正電荷密度小表面正電荷密度小28圖圖3-46 辛基酚聚氧乙烯醚辛基酚聚氧乙烯醚TX-305水溶液對(duì)石英的接觸角水溶液對(duì)石英的接觸角 1-在空氣中；在空氣中；2-在環(huán)己烷在環(huán)己烷復(fù)習(xí)要點(diǎn)：1非離子表面活性劑的吸附量計(jì)算。 2表面活性劑的吸附固體表面的影響30第四章第

13、四章 表面活性劑溶液體相性質(zhì)表面活性劑溶液體相性質(zhì)31(a)極稀溶液；極稀溶液；(b)稀溶液；稀溶液；(c)臨界膠團(tuán)濃度的溶液；臨界膠團(tuán)濃度的溶液；(d)大于臨界膠團(tuán)濃度的溶液大于臨界膠團(tuán)濃度的溶液 4.2表面活性劑在溶液中的膠團(tuán)化作用膠團(tuán)：表面活性劑分子中的親油基通過分子間的吸引力膠團(tuán)：表面活性劑分子中的親油基通過分子間的吸引力 相互締合在一齊，而親水基朝向水中的膠態(tài)聚集物。相互締合在一齊，而親水基朝向水中的膠態(tài)聚集物。臨界膠團(tuán)濃度：形成膠團(tuán)時(shí)的濃度臨界膠團(tuán)濃度：形成膠團(tuán)時(shí)的濃度 (cmc) (cmc)。324.3 4.3 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)與形狀和大小膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)與形狀和大小 4.3.1膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)

14、圖圖4-9 4-9 膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖 a- a-離子表面活性劑膠團(tuán)；離子表面活性劑膠團(tuán)；b-b-非離子表面活性劑膠團(tuán)非離子表面活性劑膠團(tuán)334.8加溶作用 加溶作用：在水溶液中表面活性劑的存在能使難溶于水的有機(jī)物的表觀溶解度高于純水中的溶解度，此現(xiàn)象叫加溶作用。 4.8.1加溶的特點(diǎn)1)加溶作用只有表面活性劑濃度明顯高于cmc時(shí)，才能表現(xiàn)出來。2加溶作用不同于水溶助長作用 水溶助長作用是使用混合溶劑來增大溶解度，溶液性質(zhì)得到了改變。 在加溶作用中，表面活性劑的用量很少，溶劑性質(zhì)無明顯改變。3加溶是均相，是熱力學(xué)的穩(wěn)定體系。 乳化作用屬熱力學(xué)上不穩(wěn)定的多分散體系。 4加溶不同于一般的

15、溶解 通常的溶解過程會(huì)使溶液的依數(shù)性，如冰點(diǎn)下降，滲透壓等有很大的改變，但碳?xì)浠锉患尤芎?，?duì)依數(shù)性影響很小。 5加溶作用是自發(fā)過程，被加溶物間的化學(xué)勢(shì)加溶后降低，使體系更穩(wěn)定。6加溶作用處于平衡態(tài)，可以用不同方式達(dá)到。364.8.44.8.4增溶的方式增溶的方式 1 1增溶于膠團(tuán)內(nèi)核增溶于膠團(tuán)內(nèi)核 飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及其它不易極化的有機(jī)物一般被增飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及其它不易極化的有機(jī)物一般被增溶于膠團(tuán)的內(nèi)核中。溶于膠團(tuán)的內(nèi)核中。2 2增溶于膠團(tuán)的定向表面活性劑分子之間，形成柵欄結(jié)構(gòu)增溶于膠團(tuán)的定向表面活性劑分子之間，形成柵欄結(jié)構(gòu) 長鏈的醇、胺、脂肪酸等極性的難溶有機(jī)物穿入膠團(tuán)的表面長鏈的醇、

16、胺、脂肪酸等極性的難溶有機(jī)物穿入膠團(tuán)的表面活性劑分子之間形成混合膠團(tuán)，增溶于膠團(tuán)柵欄之間?；钚詣┓肿又g形成混合膠團(tuán)，增溶于膠團(tuán)柵欄之間。373增溶于膠團(tuán)的外殼增溶于膠團(tuán)的外殼 一些高分子物質(zhì)、甘油、蔗糖、某些染料以及既不一些高分子物質(zhì)、甘油、蔗糖、某些染料以及既不溶于水也不溶于油的小分子極性化合物。溶于水也不溶于油的小分子極性化合物。4 4增溶于聚氧乙烯鏈之間增溶于聚氧乙烯鏈之間38結(jié)論：1四種加溶方式其加溶量：42132對(duì)于易極化的CH化合物，加溶方式不一定是唯一的。復(fù)習(xí)要點(diǎn)： 1臨界膠團(tuán)濃度； 2膠團(tuán)結(jié)構(gòu)； 3加溶作用概念及特點(diǎn)、加溶作用加溶方式 第六章 潤濕作用潤濕定義：潤濕定義：從固

17、體表面或固從固體表面或固- -液界面上的一種流體被另一種液液界面上的一種流體被另一種液體置換的過程。體置換的過程。 沾濕過程就是當(dāng)液體與固體接觸后，將液沾濕過程就是當(dāng)液體與固體接觸后，將液- -氣和氣和固固- -氣界面變?yōu)楣虤饨缑孀優(yōu)楣? -液界面的過程。液界面的過程。 圖6-4 沾濕過程6.2.1沾濕沾濕6.2潤濕類型6.2.2浸濕 浸濕是指固體浸入液體中的過程。浸濕是指固體浸入液體中的過程。6.2.3鋪展 圖圖6-8 液體在固體上的鋪展液體在固體上的鋪展1.液體在固體表面的鋪展液體在固體表面的鋪展該過程的實(shí)質(zhì)是以固該過程的實(shí)質(zhì)是以固-液界面取代固液界面取代固-氣界面，與此同氣界面，與此同時(shí)

18、，液體表面展開，形成新的氣時(shí)，液體表面展開，形成新的氣-液界面。液界面。 1 1不論何種潤濕，均是界面現(xiàn)象，其過程的實(shí)質(zhì)都是不論何種潤濕，均是界面現(xiàn)象，其過程的實(shí)質(zhì)都是界面性質(zhì)及界面能的變化。界面性質(zhì)及界面能的變化。2三種潤濕過程自發(fā)的條件：三種潤濕過程自發(fā)的條件：0) 1(cosLVSLLVSVaW0180沾濕：沾濕： 090, 0cosLVSLSViW浸濕：浸濕：00),1(cosLVLVSLSVS鋪展：鋪展：同一體系，同一體系，W a WiS。 6.3固體表面的潤濕性 無機(jī)固體如金屬、金屬氧化物、硫化物、無機(jī)鹽等，常被稱為高能表面。200-5000mJ.m-2 固體有機(jī)物及高聚物的表面能

19、與一般液體不相上下，被稱為低能表面。900 p900 p0為負(fù)值，與液體滲透的方向相反起阻止為負(fù)值，與液體滲透的方向相反起阻止液體的滲透。液體的滲透。00與液體滲透方向同向，有拉動(dòng)液體滲透與液體滲透方向同向，有拉動(dòng)液體滲透的作用。的作用。 復(fù)習(xí)要點(diǎn)： 1Young方程； 2潤濕過程； 3固體表面的潤濕 4潤濕劑的應(yīng)用原理第七章乳狀液第七章乳狀液乳狀液是一個(gè)多相分散體系，其中至少有一種液體以液珠的形式均勻地分散于一個(gè)不與它混合的液體之中，液珠直徑一般大于0.1微米，此種體系皆有一個(gè)最低穩(wěn)定度，這個(gè)穩(wěn)定度可因有表面活性劑或固體粉末而大大增加。定義：乳狀液分為兩種類型：水包油乳狀液OW； 油包水乳狀

20、液WO。乳狀液形成的必要條件：加入乳化劑， 乳化設(shè)備。 7.3.2界面膜的性質(zhì)1乳化劑的分子結(jié)構(gòu):W/O型乳狀液：選用含支鏈烴基和雙鍵的乳化劑。O/W型乳狀液：宜選用分子大的乳化劑。 7.3乳狀液的穩(wěn)定性7.3.1界面張力有效方法就是加入表面活性劑混合乳化劑的特點(diǎn)為：一部分是表面活性劑水溶性），另一部分是極性有機(jī)物(油溶性)?；旌先榛瘎┲械膬山M分在界面上吸附后即形成“復(fù)分物”，定向排列較緊密。界面膜為一復(fù)合膜，具有較高的強(qiáng)度。 2乳化劑的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 圖7.4 乳狀液油水界面所生的復(fù)合物示意圖a十六烷基硫酸鈉和膽畄醇組成密集復(fù)合膜產(chǎn)生極穩(wěn)定的乳狀液b十六烷基硫酸鈉和油醇組成稀松復(fù)合膜產(chǎn)生不穩(wěn)定的

21、乳狀液 c十六醇和油酸鈉組成比較密集復(fù)合膜產(chǎn)生中等穩(wěn)定的乳狀液 油溶性極性物與水溶性表面活性劑在油水界面可形成“復(fù)合物” 圖6.5 油水界面上Span80與Tween40構(gòu)成復(fù)合物的示意圖油溶性的表面活性劑與水溶性表面活性劑一起，構(gòu)成混合乳化劑 應(yīng)用的原則：用混合乳化劑比單一乳化劑所得到的乳狀液更穩(wěn)定，混合表面活性劑比單一表面活性劑往往優(yōu)越得多。 7.3.3界面電荷：圖6.6 O/W乳狀液中油珠表面帶電示意圖非離子表面活性起穩(wěn)定作用的主要原因是親水的聚氧乙烯鏈水化后形成的水化聚乙烯的空間位阻作用，阻止油珠間的聚結(jié)而使乳狀液穩(wěn)定。 式中，r-內(nèi)相液珠半徑；1內(nèi)相的密度； 2外相的密度；代表外相的

22、粘度。 9)(2212rV7.3.4 粘度斯托克斯的沉降速度公式： 液珠的運(yùn)動(dòng)速度越慢液珠間的碰撞的機(jī)率減少有利于乳狀液的穩(wěn)定。 界面膜的形成與界面膜的強(qiáng)度是乳狀液穩(wěn)定性最主要的影響因素。 a選擇合適的乳化劑，使乳狀液液滴的界面吸附膜有較好的機(jī)械強(qiáng)度和韌性； b選擇乳化劑和調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度，使乳狀液表面形成擴(kuò)散雙電層； c合適的乳化方法，提高乳化設(shè)備對(duì)液體的分散效力； d利用增調(diào)劑，提高分散介質(zhì)的粘度并盡可能增加界面膜的強(qiáng)免盡量減少兩相的比重差，防止由于重力作用而產(chǎn)全的乳折。乳狀液穩(wěn)定性的測(cè)量方法：靜置試驗(yàn)；高溫靜電試驗(yàn)，凍融試驗(yàn)； 離心分離，粒度分布；電導(dǎo)率測(cè)定等。 乳狀液穩(wěn)定的方法通常有： 7

23、.6乳狀液的不穩(wěn)定性及破乳乳狀液的不穩(wěn)定性表現(xiàn)為變型、分層、絮凝或聚集和聚結(jié)(破乳) 圖7-11乳狀液不穩(wěn)定的幾種形式【30】（a聚結(jié)；（b破乳；（c絮凝或聚結(jié)；（d分層微乳狀液的組成：油、水、表面活性劑、助表面活性劑特點(diǎn)：微乳狀液穩(wěn)定性很高。7.9 微乳狀液微乳狀液：當(dāng)油和水與大量離子表面活性劑并有相當(dāng)大量的的極性有機(jī)物存在時(shí)，可得到透明成近似透明的“乳狀液”，其分散液滴小于0.1微米，甚至小到數(shù)十個(gè)埃，這種分散體系為微乳狀液。7.9.1微乳液的類型 圖7-24 微乳狀液類型示意圖(a)WO型微乳液；(b)OW型微乳液；(c)雙連續(xù)相 OW型、WO型和雙連續(xù)型。 體系性質(zhì) 乳狀液微乳液膠團(tuán)溶

24、液分散度粗分散體系，質(zhì)點(diǎn)0.1um，顯微鏡可見，質(zhì)點(diǎn)不均勻質(zhì)點(diǎn)010.01um，顯微鏡不可見，質(zhì)點(diǎn)均勻膠團(tuán)大小cmc即可與 水 ，油 的 混溶性O(shè)/W與水溶W/O與油溶與油、水在一定范圍內(nèi)可混溶未達(dá)到加容量時(shí)，可溶解油和水 表7-10 乳狀液、微乳液和膠團(tuán)溶液的性能比較1乳狀液的穩(wěn)定性2乳狀液和微乳液的性質(zhì)泡沫:以少量液體構(gòu)成的液膜隔開氣體的氣泡聚集物。起泡劑：起泡好的物質(zhì)稱為起泡劑。穩(wěn)泡劑：在表面活性劑配方中加入增加泡沫穩(wěn)定性的物質(zhì)。 第八章泡沫分散體系 8.1.2 8.1.2泡沫產(chǎn)生的條件泡沫產(chǎn)生的條件 1. 1.氣液接觸氣液接觸 2.發(fā)泡速度高于破泡速度8.1.38.1.3泡沫的破壞機(jī)制

25、泡沫的破壞機(jī)制 1. 1.泡沫液膜的排液變薄泡沫液膜的排液變薄 2. 2.氣泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散氣泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散 1. 1.泡沫液膜的排液變薄泡沫液膜的排液變薄A A重力排液重力排液 在地心引力作用下液膜就會(huì)產(chǎn)生向下的排液現(xiàn)在地心引力作用下液膜就會(huì)產(chǎn)生向下的排液現(xiàn)象，使液膜變薄。象，使液膜變薄。B表面張力排液圖73 Plateau邊界小氣泡內(nèi)的壓力大于大氣泡內(nèi)的壓力.2氣泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散8.28.2表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用圖7.4 泡沫生成模式圖 8.38.3泡沫穩(wěn)定的因素泡沫穩(wěn)定的因素泡沫的穩(wěn)定性主要取決于排液快慢和液膜的強(qiáng)度。泡沫的穩(wěn)定性主要取決于排液快慢和液膜的強(qiáng)度。

26、1 1表面張力表面張力液體的表面張力低，有利于泡沫的形成，生成相液體的表面張力低，有利于泡沫的形成，生成相同的泡沫，外界對(duì)體系作功較少，體系能量的同的泡沫，外界對(duì)體系作功較少，體系能量的增加亦較少。增加亦較少。 液體表面張力不是泡沫穩(wěn)定性的決定因素。液體表面張力不是泡沫穩(wěn)定性的決定因素。2 2表面活性劑的自修復(fù)作用表面活性劑的自修復(fù)作用 在泡休液膜受到外力外力沖擊時(shí)，有使液膜厚度恢復(fù)，使液膜強(qiáng)度恢復(fù)的作用，Gibbs-Marangoni效應(yīng)。 Marangoni效應(yīng) 圖7-5 表面活性劑的自修復(fù)作用 Gibbs彈性 Gibbs彈性：通過收縮使該處表面活性劑濃度恢復(fù)并且阻礙液膜的排液流失。表面吸

27、附分子的遷移表面吸附分子的遷移 第一種過程自低表面張力區(qū)遷移至高表面張力區(qū)。第一種過程自低表面張力區(qū)遷移至高表面張力區(qū)。第二種過程是溶液中的表面活性劑分子吸附至表面，恢復(fù)第二種過程是溶液中的表面活性劑分子吸附至表面，恢復(fù)表面分子的密度，使受到?jīng)_擊液膜的表面張力恢復(fù)到原表面分子的密度，使受到?jīng)_擊液膜的表面張力恢復(fù)到原來的值。來的值。例例1 1：醇類水溶液：醇類水溶液例例2 2：表面活性劑溶液濃度超過：表面活性劑溶液濃度超過cmccmc較多時(shí)。較多時(shí)。表面吸附膜的堅(jiān)固性通常以表面粘度來量度。表面粘度是指液體表面單分子層內(nèi)的粘度。3界面膜的性質(zhì)a 十二烷基硫酸鈉在液膜上形成的吸附 b 十二烷基硫酸鈉

28、與十二醇在液膜形成的堆密混合膜圖7-6液膜中形成了十二烷基硫酸鈉與十二醇在液膜形成的堆密混合膜4 4氣體的透過性氣體的透過性液面上氣泡半徑隨時(shí)間變化的速度，來衡量氣體的透過性。 氣體透過性與表面吸附膜的緊密程度有關(guān)，表面吸附分子排列愈緊密，表面粘度愈高，氣體透過性愈差，泡沫的穩(wěn)定性愈好。 5表面電荷 圖78 液膜中離子型表面活性劑雙電層 圖79 離子型表面活性劑的雙電層6 6表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)1 1表面活性基的疏水鏈表面活性基的疏水鏈 隨著碳鏈的增加，起泡力也隨之而增加，但常會(huì)經(jīng)過一個(gè)最高值。隨著碳鏈再增長，起泡力反而要降低。C12和C14 2表面活性劑的親水基 親水基的

29、水化能力強(qiáng)就能在親水基周圍形成很厚的水化膜 離子型表面活性劑其親水性基水化性強(qiáng)又能使液膜的表面帶電 7.57.5消泡消泡. . 物理法 化學(xué)法。 7.5.17.5.1擴(kuò)展系數(shù)與浸入系數(shù)擴(kuò)展系數(shù)與浸入系數(shù) 7.5.1擴(kuò)展系數(shù)與浸入系數(shù) 7.5.1擴(kuò)展系數(shù)與浸入系數(shù) 1)擴(kuò)展系數(shù)S0，消泡劑能在泡沫液膜上擴(kuò)展；S0，消泡劑能夠進(jìn)入泡沫液膜，Eo時(shí)，固體粒子就會(huì)被介質(zhì)完全潤濕，此時(shí)接觸角00 表面活性劑的作用：一表面活性劑在介質(zhì)表面的定向吸附(介質(zhì)若為水)表面活性劑會(huì)以親水基伸入水相而疏水基朝向氣相而定向排列使LV降低。二由于在固液界面以疏水鏈吸附于固體粒子表面而親水基伸入水相的定向排列使SL降低，

30、因此有利于鋪展系數(shù)SL/S增大而利用鋪展?jié)櫇?，使接觸角變小。 2粒子團(tuán)的分散或碎裂 式中 P毛管力； LV液體的表面張力； 液體在毛管壁的接觸角。 高能表面，液體在毛管壁的接觸角一般 900，因此P為負(fù)值，與固液界面擴(kuò)展的方向相反對(duì)滲透起阻止作用。 當(dāng)表面活性劑加入后，900變?yōu)?00結(jié)果使毛管力由P0而加速了液體在縫隙中滲透。 滲透速度：式中，l是t時(shí)間內(nèi)液體沿孔隙滲入的距離； r是粉體縫隙。 是液體粘度。陰離子表面活性劑：通過范德華相吸力克服靜電排斥力或通過鑲陰離子表面活性劑：通過范德華相吸力克服靜電排斥力或通過鑲嵌方式而被吸附于縫隙的表面，使表面因帶同種電荷使排斥力嵌方式而被吸附于縫隙的

31、表面，使表面因帶同種電荷使排斥力增強(qiáng)，以及滲透水產(chǎn)生滲透壓共同作用使微粒間的絞結(jié)強(qiáng)度降增強(qiáng)，以及滲透水產(chǎn)生滲透壓共同作用使微粒間的絞結(jié)強(qiáng)度降低，減少了固體粒子或粒子團(tuán)碎裂所需的機(jī)械功，從而使粒子低，減少了固體粒子或粒子團(tuán)碎裂所需的機(jī)械功，從而使粒子團(tuán)被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶體，并逐步分散在液體介質(zhì)團(tuán)被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶體，并逐步分散在液體介質(zhì)中。中。非離子表面活性劑：通過范德華力被吸附于縫隙壁上，非離子表面活性劑存在不能使之產(chǎn)生電排斥力但能產(chǎn)生熵斥力及滲透水化力使粒子團(tuán)中微裂縫間的絞結(jié)強(qiáng)度下降而有利于粒子團(tuán)碎裂。 陽離子表面活性劑：可以通過靜電相吸力吸附于縫陽離子表面活性劑：可以通

32、過靜電相吸力吸附于縫隙壁上，以季銨陽離子吸附于縫隙壁帶負(fù)電荷的位隙壁上，以季銨陽離子吸附于縫隙壁帶負(fù)電荷的位置上而以疏水基伸入水相，使縫隙壁的親水性下降，置上而以疏水基伸入水相，使縫隙壁的親水性下降，接觸角接觸角增大甚至增大甚至900900，導(dǎo)致毛管力為負(fù)，阻止，導(dǎo)致毛管力為負(fù)，阻止液體的滲透，所以陽離子表面活性劑不宜用于固體液體的滲透，所以陽離子表面活性劑不宜用于固體粒子的分散。粒子的分散。3阻止固體微粒的重新聚集 表面活性劑吸附在固體微粒的表面上，增加了防止微粒重新聚集的能障，并且由于所加的表面活性劑降低了固液界面的界面張力，即增加分散體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性。10.2.1膠體穩(wěn)定性的DLVO理

33、論 親液膠體粒子表面覆蓋有溶劑化層，可以防止粒子聚親液膠體粒子表面覆蓋有溶劑化層，可以防止粒子聚集。同時(shí)大部分親液膠體粒子表面也帶有電荷，粒子集。同時(shí)大部分親液膠體粒子表面也帶有電荷，粒子間也可存在電性斥力，從而使得粒子難以聚集。間也可存在電性斥力，從而使得粒子難以聚集。 疏液膠體體系穩(wěn)定性最著名的理論就是由疏液膠體體系穩(wěn)定性最著名的理論就是由DerjaguinDerjaguin、LandauLandau、VerweyVerwey和和OverbeekOverbeek四人提出的四人提出的DLVODLVO理論理論10.3 10.3 表面活性劑的分散穩(wěn)定作用表面活性劑的分散穩(wěn)定作用 (1)(1)降低液體介質(zhì)的表面張力降低液體介質(zhì)的表面張力LVLV固液界面張力固液界面張力SLSL和液體在固和液體在固體上的接觸角體上的接觸角，提高其潤濕性質(zhì)和降低體系的界面能。同時(shí)可，提高其潤濕性質(zhì)和降低體系的界面能。同時(shí)可提高液體向固體粒子孔隙中的滲透速度，以利于表面活性劑在固提高液體向固體粒子孔隙中的滲透速度，以利于表面活性劑在固體界面的吸附，并產(chǎn)生其它利于固體粒子聚集體粉碎、分散的作體界面的吸附，并產(chǎn)生其它利于固體粒子聚集體粉碎、分散的作用。用。 (2) (2)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