第6章表面活性劑

1、2022-4-29第第6 6章章 表面活性劑6.1 表面與表面張力表面與表面張力6.2 表面活性與表面活性劑表面活性與表面活性劑6.3 表活劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表活劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)6.4 表面活性劑的分類表面活性劑的分類 6.5 表活劑在溶液中的性質(zhì)表活劑在溶液中的性質(zhì)6.6 親水親水親油平衡親油平衡6.7 非離子型表活劑的濁點(diǎn)非離子型表活劑的濁點(diǎn)6.8 表面活性劑的一般性質(zhì)表面活性劑的一般性質(zhì) 目的要求目的要求 重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 2022-4-29 表面活性劑的歷史 公元前公元前20002000年以前古羅馬，在美索不達(dá)米年以前古羅馬，在美索不達(dá)米亞的亞的SapoSapo山上進(jìn)行

2、祭祀，要焙燒大量的山羊肉山上進(jìn)行祭祀，要焙燒大量的山羊肉做為祭品供奉羅馬神，焙燒時(shí)流出的油脂流到做為祭品供奉羅馬神，焙燒時(shí)流出的油脂流到草木灰中，從而生成大量的肥皂物質(zhì)，后被雨草木灰中，從而生成大量的肥皂物質(zhì)，后被雨水沖到水沖到saposapo山腳下，被北河岸的泥土吸收，這山腳下，被北河岸的泥土吸收，這里的泥土的去污效果，被善男信女誤認(rèn)為是神里的泥土的去污效果，被善男信女誤認(rèn)為是神意。意。2022-4-29 1919世紀(jì)初期世紀(jì)初期 比利時(shí)的雷希勒，報(bào)告他在實(shí)驗(yàn)室中制比利時(shí)的雷希勒，報(bào)告他在實(shí)驗(yàn)室中制作出一種類似肥皂的物質(zhì)；作出一種類似肥皂的物質(zhì)； 1919世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉 一方面肥皂開(kāi)始實(shí)現(xiàn)

3、工業(yè)化大生產(chǎn)，另一方面肥皂開(kāi)始實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)，另一方面，也出現(xiàn)了化學(xué)合成的表面活性劑；一方面，也出現(xiàn)了化學(xué)合成的表面活性劑； 18311831年：福海梅最先用橄欖油和苦杏油制作出土耳其年：福海梅最先用橄欖油和苦杏油制作出土耳其紅油；紅油； 土耳其紅油即蓖麻油與硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物，蓖麻油為蓖土耳其紅油即蓖麻油與硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物，蓖麻油為蓖麻油酸的三甘酯。該產(chǎn)品深度磺化后，耐酸耐硬水；麻油酸的三甘酯。該產(chǎn)品深度磺化后，耐酸耐硬水； 18751875年：土耳其紅油被用于工業(yè)生產(chǎn)中；年：土耳其紅油被用于工業(yè)生產(chǎn)中；2022-4-29 19001900年左右：有一種新的土耳其紅油流入歐洲年左右：有一種新的土

4、耳其紅油流入歐洲市場(chǎng)，被廣泛使用；市場(chǎng)，被廣泛使用； 19161916年：德國(guó)禁止用食用油制造肥皂；年：德國(guó)禁止用食用油制造肥皂； 19171917年：德國(guó)知名的染料，蘇打公司年：德國(guó)知名的染料，蘇打公司BASFBASF廠的廠的居恩持爾博士，完全不用油脂而是用丁基奈居恩持爾博士，完全不用油脂而是用丁基奈( (從煤焦油中提取，從煤焦油中提取，) )制造出異丙基萘磺酸鈉，制造出異丙基萘磺酸鈉，商品名稱為商品名稱為Nekal-ANekal-A； 19251925年：年：Nekal-ANekal-A在美國(guó)和德國(guó)投入生產(chǎn)；在美國(guó)和德國(guó)投入生產(chǎn)； 19281928年：油酸丁酯硫酸酯鈉，商品名阿維羅；年：油

5、酸丁酯硫酸酯鈉，商品名阿維羅；2022-4-29 19301930年：發(fā)展出高級(jí)醇洗滌劑，比如月桂醇硫年：發(fā)展出高級(jí)醇洗滌劑，比如月桂醇硫酸鈉，商品名酸鈉，商品名GardinolGardinol，功能多。還有，功能多。還有Igepon-A/T,Vel(Igepon-A/T,Vel(脂肪酸單甘油酯脂肪酸單甘油酯) ) 19331933年：年：IGIG公司完成公司完成AerosolAerosol和和DecersolDecersol等琥等琥珀酸衍生物珀酸衍生物 二戰(zhàn)結(jié)束：美國(guó)阿特拉斯制粉公司發(fā)明：二戰(zhàn)結(jié)束：美國(guó)阿特拉斯制粉公司發(fā)明：spanspan和和tweentween，成為非離子表面活性劑的先驅(qū)

6、，成為非離子表面活性劑的先驅(qū)2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29指甲油指甲油2022-4-29香香 水水2022-4-29生活小知識(shí)生活小知識(shí) 1. 米漿洗碗為什么很干凈？2.洗衣粉和肥皂能不能混合使用？3.泡沫越多、溫度越高洗衣服越干凈嗎？4.洗發(fā)時(shí)洗發(fā)精用不用沖洗得很凈？5.牙膏可以去除強(qiáng)污垢嗎？6. 餐具洗滌劑有毒嗎？ 這就是表面活性劑，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、這就是表面活性劑，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、建筑、化妝品等領(lǐng)域農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、建筑、化妝品等

7、領(lǐng)域。美國(guó)是我國(guó)美國(guó)是我國(guó)人均使用量的人均使用量的10001000倍。倍。2022-4-29 冰淇淋冰淇淋是我們最喜愛(ài)的食物；有了是我們最喜愛(ài)的食物；有了洗滌洗滌劑劑我們的生活才能如此美好。若沒(méi)有表面活性我們的生活才能如此美好。若沒(méi)有表面活性劑，這兩樣?xùn)|西都不會(huì)有。這真是太可悲了。劑，這兩樣?xùn)|西都不會(huì)有。這真是太可悲了。 但是，如果真的沒(méi)有了但是，如果真的沒(méi)有了表面活性劑表面活性劑，也，也不會(huì)有人為沒(méi)有冰淇淋和洗滌劑而哭泣。因?yàn)椴粫?huì)有人為沒(méi)有冰淇淋和洗滌劑而哭泣。因?yàn)闆](méi)有表面活性劑，沒(méi)有表面活性劑，人也沒(méi)有了人也沒(méi)有了。 英國(guó)著名界面化學(xué)家英國(guó)著名界面化學(xué)家Ckint2022-4-296.1

8、表面與表面張力 當(dāng)任意兩相接觸時(shí)當(dāng)任意兩相接觸時(shí), , 兩相之間決非是一個(gè)沒(méi)有兩相之間決非是一個(gè)沒(méi)有厚度的純幾何面厚度的純幾何面, ,而是一個(gè)具有相當(dāng)厚度的過(guò)渡區(qū)而是一個(gè)具有相當(dāng)厚度的過(guò)渡區(qū), , 這一過(guò)渡區(qū)通常稱之為這一過(guò)渡區(qū)通常稱之為界面界面。（ex:水皮兒）。 由于氣相人眼往往看不到，所以常把由氣相組由于氣相人眼往往看不到，所以常把由氣相組成的界面通常稱為成的界面通常稱為表面表面。 但由于歷史的原因但由于歷史的原因, , 這兩個(gè)概念常常混用。這兩個(gè)概念常常混用。 常見(jiàn)的界面有：常見(jiàn)的界面有：氣氣- -液液界面，界面，氣氣- -固固界面，界面，液液- -液液界面，界面，液液- -固固界面，

9、界面，固固- -固固界面。界面。2022-4-29氣氣- -液界面液界面2022-4-29氣氣-固界面固界面2022-4-29液液-液界面液界面2022-4-29液液-固界面固界面2022-4-29固-固界面2022-4-29 表面分子與體相內(nèi)部分子所處的狀態(tài)不同，ex:在液相（水）與氣相中，水分子內(nèi)部受到周圍水分子的作用力是對(duì)稱的，其合力為零，水分子在液體內(nèi)部移動(dòng)不需要做功；而表面分子，液相分子對(duì)它的作用力遠(yuǎn)大于稀疏氣體對(duì)它的作用力，因此所受的力是不對(duì)稱的，其合力指向液體內(nèi)部，結(jié)果產(chǎn)生了表面分子受到指向液體并垂直于表面的力。（如下圖）2022-4-29表面張力示意圖表面張力示意圖氣氣相相液液

10、相相2022-4-29（a）（b）2022-4-29結(jié)論：表面分子不穩(wěn)定，它有向液體內(nèi)部遷移的趨勢(shì)，即有縮小表面積的趨勢(shì)。這個(gè)力簡(jiǎn)稱表面張力。ex:水珠、汞滴等。 表面張力的物理意義為：沿著與表面相切的方向，垂直作用于液體表面上任一單位長(zhǎng)度的表面緊縮力，通常簡(jiǎn)稱表面張力。2022-4-29表面張力 f = rL2r表面張力系數(shù)， 單位Nm-1。 lfr2 書(shū)中有常見(jiàn)純液體不同溫度下的表面張力。 2022-4-29 6.2 表面活性與表面活性劑 某些物質(zhì)能使溶劑的表面張力降低的性某些物質(zhì)能使溶劑的表面張力降低的性質(zhì)稱為質(zhì)稱為表面活性表面活性。具有表面活性的物質(zhì)叫。具有表面活性的物質(zhì)叫表表面活性物

11、質(zhì)面活性物質(zhì)。1肥皂、洗滌劑等；（含雜質(zhì)出現(xiàn)最低點(diǎn)） 2乙醇、丁醇、醋酸等 低級(jí)醇酸； 3無(wú)機(jī)物、蔗糖等。r 3 2 1 c2022-4-29 由圖可以看出：1、2為表面活性物質(zhì);3為非表面活性物質(zhì)。而1、2有明顯的區(qū)別：一、二者結(jié)構(gòu)明顯不同，且1分子能發(fā)生締合形成膠束。二、1類物質(zhì)加入少量既有明顯的表面活性。三、1類物質(zhì)具有一些實(shí)際生活所要求的特性，如潤(rùn)濕、乳化、增溶、起泡、去污等。1稱為表面活性劑。 定義：加入很少量即能降低溶劑（一般為水）的表面張力，改變體系界面狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤(rùn)濕、乳化、增溶、起泡等一系列作用（或其反作用）,以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求的一類物質(zhì)。2022-4-29 6.3 表活劑

12、的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 表面活性劑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)目繁多。其結(jié)構(gòu)為：烴分子上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被極性基團(tuán)取代的產(chǎn)物；極性基團(tuán)可以是離子基團(tuán)，也可以是非離子基團(tuán)。即表面活性劑是由極性基和非極性基構(gòu)成；極性基叫親水基，非極性基叫親酯基。（如下圖）。2022-4-29陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑非離子表面活性劑非離子表面活性劑2022-4-29表面活性劑親水示意圖表面活性劑親水示意圖2022-4-29 6.4 表面活性劑的分類 表面活性劑分子表面活性劑分子 非極性烴鏈（疏水）非極性烴鏈（疏水） 極性基團(tuán)（親水）極性基團(tuán)（親水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2

13、CH2CH2CH2CH2CO硬脂酸硬脂酸2022-4-29陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-OSO3Na 硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽1.離子型2.非離子型陽(yáng)離子型陰離子型兩性型表面活性劑6.4.1 按離子類型按離子類型2022-4-29陽(yáng)離子表面活性劑R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 |R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH32022-4-29兩性表面活性劑R-N+HCH2-CH2COO-H 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-H 甜菜堿型 | CH32022-4-29R-

14、(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑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R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚2022-4-296.4.2 按親水基的結(jié)構(gòu)分類按親水基的結(jié)構(gòu)分類 極性基團(tuán)： 羧酸、磺酸、硫酸、磷酸酯鹽、羧酸、磺酸、硫酸、磷酸酯鹽、 氨基或胺基及其鹽（伯、仲、叔、季）氨基或胺基及其鹽（伯、仲、叔、季） 鎓鹽型（磷、砷、硫、碘化合物）鎓鹽型（磷、砷、硫、碘化合物） 羥基、酰胺基、醚鍵等羥基、酰胺基、醚鍵等。2022-4-296.4.3 按疏水基的種類分類按

15、疏水基的種類分類 直鏈烷基直鏈烷基 支鏈烷基支鏈烷基3. 烷基苯基烷基苯基4. 烷基萘基烷基萘基通常為烴基構(gòu)成5. 松香衍生物松香衍生物6. 高分子質(zhì)量聚氧丙烷基高分子質(zhì)量聚氧丙烷基7. 長(zhǎng)鏈全氟長(zhǎng)鏈全氟(或高氟代或高氟代)烷基烷基8. 聚硅氧烷基聚硅氧烷基2022-4-29硅表面活性劑硅表面活性劑氟表面活性劑氟表面活性劑 6.4.4 按表面活性劑的特殊性分類按表面活性劑的特殊性分類元素表面活性劑 是指碳氧鏈上的氫（碳）是指碳氧鏈上的氫（碳）原子被其它元素所代替，而顯現(xiàn)出與普通表面原子被其它元素所代替，而顯現(xiàn)出與普通表面活性劑不同的性能?；钚詣┎煌男阅?。1.元素表面活性劑元素表面活性劑202

16、2-4-292.高分子表面活性劑高分子表面活性劑c. 合成高分子表面活性劑合成高分子表面活性劑聚乙烯醇、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰聚乙烯醇、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺胺b. 部分合成高分子表面活性劑部分合成高分子表面活性劑羧甲基纖維素、羧甲基淀粉羧甲基纖維素、羧甲基淀粉a. 天然高分子表面活性劑天然高分子表面活性劑阿拉伯樹(shù)膠、皂、蛋白質(zhì)（大豆蛋白、牛乳）阿拉伯樹(shù)膠、皂、蛋白質(zhì)（大豆蛋白、牛乳）2022-4-293.生物表面活性劑生物表面活性劑a.糖脂系糖脂系 鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂。鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂。 b.酰基縮氨酸系?；s氨酸系 硫放線菌素、脂縮氨酸。硫放線菌素、脂縮氨酸。由酵母、細(xì)菌作

17、用于培養(yǎng)液。生成有由酵母、細(xì)菌作用于培養(yǎng)液。生成有特殊結(jié)構(gòu)的表面活性劑。特殊結(jié)構(gòu)的表面活性劑。2022-4-294.冠醚型表面活性劑冠醚型表面活性劑 冠醚能與金屬多價(jià)離子絡(luò)合，用作相冠醚能與金屬多價(jià)離子絡(luò)合，用作相轉(zhuǎn)移催化劑、萃取劑等。轉(zhuǎn)移催化劑、萃取劑等。 2022-4-296.4.5 其他分類方法其他分類方法 廣泛應(yīng)用于洗滌、醫(yī)藥、石油、食廣泛應(yīng)用于洗滌、醫(yī)藥、石油、食品、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。品、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。水溶性水溶性油溶性油溶性低分子量低分子量高分子量高分子量 表面活性劑具有潤(rùn)濕、分散、乳化、增溶、表面活性劑具有潤(rùn)濕、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、保濕、潤(rùn)滑、洗滌、滲透、殺菌、起泡、消

18、泡、保濕、潤(rùn)滑、洗滌、滲透、殺菌、防腐等功能。防腐等功能。2022-4-29 表面活性劑分子具有表面活性劑分子具有“兩親結(jié)構(gòu)兩親結(jié)構(gòu)”，當(dāng)表面，當(dāng)表面活性劑溶于水時(shí)，親水基力圖進(jìn)入水中，疏水基活性劑溶于水時(shí)，親水基力圖進(jìn)入水中，疏水基則力圖離開(kāi)水伸向空氣，結(jié)果是表面活動(dòng)劑在界則力圖離開(kāi)水伸向空氣，結(jié)果是表面活動(dòng)劑在界面上發(fā)生相對(duì)聚集，這種現(xiàn)象叫做面上發(fā)生相對(duì)聚集，這種現(xiàn)象叫做“吸附吸附”。由。由于吸附，溶液的表面張力降低。于吸附，溶液的表面張力降低。 6.5 表活劑在溶液中的性質(zhì)2022-4-29 當(dāng)吸附達(dá)到一定程度后，吸附量不再增加，趨當(dāng)吸附達(dá)到一定程度后，吸附量不再增加，趨于恒定，此值稱為

19、于恒定，此值稱為飽和吸附量飽和吸附量，用，用表示。此時(shí)，表示。此時(shí)，再增加表面活性劑，表面活性劑則于再增加表面活性劑，表面活性劑則于“膠束膠束” 的形的形式存在。此時(shí)，表面活性劑在水溶液中的式存在。此時(shí)，表面活性劑在水溶液中的性質(zhì)發(fā)生性質(zhì)發(fā)生質(zhì)變質(zhì)變。常見(jiàn)的有球形、棒型、層狀、長(zhǎng)柵狀。常見(jiàn)的有球形、棒型、層狀、長(zhǎng)柵狀。2022-4-29 兩親分子溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極兩親分子溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會(huì)性部分會(huì)互相吸引互相吸引，從而使得分子自發(fā)形成，從而使得分子自發(fā)形成有有序的聚集體序的聚集體，使憎水基向里、親水基向外，減，使憎水基向里、親水基向外，減小了憎水基與水分子的接觸

20、，使體系能量下降，小了憎水基與水分子的接觸，使體系能量下降，這種多分子有序聚集體稱為這種多分子有序聚集體稱為膠束。膠束。1. 膠束的形成膠束的形成6.5.1 表面活性劑膠束表面活性劑膠束膠束2022-4-29膠束結(jié)構(gòu)示意圖膠束結(jié)構(gòu)示意圖2022-4-29a.球形膠束球形膠束2. 膠束的形狀膠束的形狀2022-4-29b.棒狀膠束棒狀膠束2022-4-292022-4-29c.層狀膠束層狀膠束2022-4-292022-4-293. 臨界膠束濃度臨界膠束濃度CMC （Critical Micell Concentration） 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性表面活性劑在水中隨著濃

21、度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，束，這開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。這開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。2022-4-29 （b）濃度相對(duì)升高，很快）濃度相對(duì)升高，很快地聚集到水表面上，即地聚集到水表面上，即表表面吸附量大為增加面吸附量大為增加、空氣、空氣和水的接觸相對(duì)減少，水和水的接觸相對(duì)減少，水表面張力下降。表面張力下降。 （a）是極稀溶液，界面）是極稀溶液，界面上沒(méi)聚集很多的表面

22、活性上沒(méi)聚集很多的表面活性劑，空氣和水直接接觸，劑，空氣和水直接接觸，水的表面張力下降不多，水的表面張力下降不多，接近于純水的狀態(tài)接近于純水的狀態(tài)。2022-4-29（c c）表面活性劑濃度逐漸升高，表面活性劑毫無(wú)間）表面活性劑濃度逐漸升高，表面活性劑毫無(wú)間隙地密集于液面上，形成了隙地密集于液面上，形成了單分子吸附膜單分子吸附膜。空氣與。空氣與水處于完全隔離狀態(tài)，水處于完全隔離狀態(tài)，表面吸附達(dá)飽和表面吸附達(dá)飽和。在溶液內(nèi)。在溶液內(nèi)部，增加表面活性劑部，增加表面活性劑, ,先是三三兩兩以疏水基互相靠先是三三兩兩以疏水基互相靠攏，形成攏，形成球形膠束的最初形式球形膠束的最初形式。2022-4-29

23、表面活性劑濃度由小變大表面活性劑濃度由小變大C CMC 溶液中的分子的溶液中的分子的憎水基相互吸引，分憎水基相互吸引，分子自發(fā)聚集，子自發(fā)聚集，形成球形成球狀、層狀膠束狀、層狀膠束，將憎，將憎水基埋在膠束內(nèi)部。水基埋在膠束內(nèi)部。2022-4-29脂質(zhì)雙層與細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層與細(xì)胞膜2022-4-296.5.2 臨界膠束濃度時(shí)溶液的性質(zhì)臨界膠束濃度時(shí)溶液的性質(zhì) 表面活性劑在溶表面活性劑在溶液中液中，開(kāi)始形成膠束開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱為的最低濃度稱為臨界臨界膠束濃度膠束濃度簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱CMC 。 在在CMC附近，表面活性劑溶液的許多性質(zhì)都會(huì)出現(xiàn)附近，表面活性劑溶液的許多性質(zhì)都會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，如表面張力、電導(dǎo)

24、率、去污能力等轉(zhuǎn)折，如表面張力、電導(dǎo)率、去污能力等。2022-4-29CMC 這時(shí)溶液這時(shí)溶液性質(zhì)性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏與理想性質(zhì)發(fā)生偏離離，在表面張力對(duì)，在表面張力對(duì)濃度繪制的曲線上濃度繪制的曲線上會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，增加活性劑濃度，表面張力不再降低，表面張力不再降低，而體相中膠束不斷而體相中膠束不斷增 多 、 增 大增 多 、 增 大 。2022-4-29 表面活性劑水溶液其濃度只表面活性劑水溶液其濃度只有稍高于其有稍高于其CMC值時(shí)，才能充分值時(shí)，才能充分顯示其作用。顯示其作用。 可以利用測(cè)定表面張力，電導(dǎo)率可以利用測(cè)定表面張力，電導(dǎo)率等方法達(dá)到測(cè)定臨界膠束濃度

25、目的。等方法達(dá)到測(cè)定臨界膠束濃度目的。2022-4-294.膠束的作用膠束的作用乳化作用乳化作用泡沫作用泡沫作用分散作用分散作用增溶作用增溶作用制備材料制備材料催化作用催化作用后面介紹2022-4-296.5.3 影響臨界膠束濃度的因素影響臨界膠束濃度的因素1. 表面活性劑的碳?xì)滏滈L(zhǎng)度表面活性劑的碳?xì)滏滈L(zhǎng)度 離子型表面活性劑的碳?xì)滏滈L(zhǎng)離子型表面活性劑的碳?xì)滏滈L(zhǎng)816，CMC值隨碳鏈增加而降低。值隨碳鏈增加而降低。2 .碳?xì)滏湻种細(xì)滏湻种?疏水碳鏈有分支的，疏水碳鏈有分支的，CMC值較大。值較大。2022-4-293 .極性基團(tuán)的位置極性基團(tuán)的位置極性基團(tuán)靠近碳鏈中間的，極性基團(tuán)靠近碳鏈中間的

26、，CMC較大。較大。4 .碳?xì)滏溨衅渌〈挠绊懱細(xì)滏溨衅渌〈挠绊懱兼溨写嬖跇O性基團(tuán)，碳鏈中存在極性基團(tuán)， CMC較大。較大。5 .疏水鏈的性質(zhì)疏水鏈的性質(zhì)疏水鏈越大，疏水鏈越大， CMC越小。越小。2022-4-296 .親水基團(tuán)的種類親水基團(tuán)的種類離子型表面活性劑離子型表面活性劑 ，CMC較大。較大。非離子型表面活性劑非離子型表面活性劑 ，CMC較小。較小。7 .溫度的影響溫度的影響a.離子型：離子型：克拉夫特點(diǎn)克拉夫特點(diǎn)以上使用。以上使用。b.非離子型：非離子型：濁點(diǎn)濁點(diǎn) 以下使用。以下使用。 隨著溫度的升高隨著溫度的升高, CMC 值呈下降趨勢(shì)值呈下降趨勢(shì),這是因這是因?yàn)榛钚詣?/p>

27、溶于水是水合過(guò)程為活性劑溶于水是水合過(guò)程,該過(guò)程是放熱的。該過(guò)程是放熱的。2022-4-296.6 親水親油平衡6.6.1 親水一親油平衡值親水一親油平衡值 (Hydrophile-Lipophile Balance) 指表面活性劑的親水基和疏水基之間在大小和力指表面活性劑的親水基和疏水基之間在大小和力量的平衡關(guān)系。反映著一平衡程度的量被稱為親水量的平衡關(guān)系。反映著一平衡程度的量被稱為親水親油平衡值（親油平衡值（簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱HLB值值）。是一個(gè)相對(duì)值。）。是一個(gè)相對(duì)值。2022-4-29表面活性劑分子表面活性劑分子疏水基團(tuán)疏水基團(tuán)親水基團(tuán)親水基團(tuán)2022-4-292022-4-29 石蠟分子上沒(méi)有

28、親水基，因此石蠟的石蠟分子上沒(méi)有親水基，因此石蠟的HLB=0HLB=0； 油酸分子上只有一種弱的親水基油酸分子上只有一種弱的親水基羧基，其羧基，其HLB=1HLB=1 聚乙二醇分子上完全是親水基，因此其聚乙二醇分子上完全是親水基，因此其HLB=20HLB=20； 所以對(duì)于非離子型表面活性劑，其所以對(duì)于非離子型表面活性劑，其HLB=0HLB=02020； 對(duì)于離子型表面活性劑，規(guī)定油酸鈉對(duì)于離子型表面活性劑，規(guī)定油酸鈉1818，油酸，油酸鉀鉀20,20,十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉=40=40。 所以對(duì)于陰、陽(yáng)離子型表面活性劑，其所以對(duì)于陰、陽(yáng)離子型表面活性劑，其HLB=0HLB=04040；2

29、022-4-296.6.2 HLB的計(jì)算的計(jì)算 對(duì)于一些非離子型表面活性劑，對(duì)于一些非離子型表面活性劑，GriffinGriffin給出了一些經(jīng)驗(yàn)公給出了一些經(jīng)驗(yàn)公式：式： 對(duì)于多元醇脂肪酸酯，其公式為：對(duì)于多元醇脂肪酸酯，其公式為： 式中：式中： SS酯的皂化值；酯的皂化值； AA脂肪酸的酸值。脂肪酸的酸值。 對(duì)于聚氧乙烯非離子型表面活性劑，其公式為：對(duì)于聚氧乙烯非離子型表面活性劑，其公式為： 式中：式中： EE活性劑分子中氧化乙烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。活性劑分子中氧化乙烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 這些計(jì)算都不準(zhǔn)確，現(xiàn)在用了一些試驗(yàn)的方法，如乳化法這些計(jì)算都不準(zhǔn)確，現(xiàn)在用了一些試驗(yàn)的方法，如乳化法等。等。在表

30、面活性劑有關(guān)書(shū)籍或手冊(cè)中可以查到某活性劑的在表面活性劑有關(guān)書(shū)籍或手冊(cè)中可以查到某活性劑的HLBHLB。)1 (20ASHLB5EHLB 2022-4-29 把表面活性劑的結(jié)構(gòu)分解為一些基團(tuán)，每把表面活性劑的結(jié)構(gòu)分解為一些基團(tuán)，每個(gè)基團(tuán)對(duì)個(gè)基團(tuán)對(duì)HLBHLB值均有各自的貢獻(xiàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)值均有各自的貢獻(xiàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得各基團(tuán)對(duì)測(cè)得各基團(tuán)對(duì)HLBHLB值的貢獻(xiàn)，稱做值的貢獻(xiàn)，稱做“基團(tuán)基團(tuán)數(shù)數(shù)”，其中親水基的為正值，親油基的為，其中親水基的為正值，親油基的為負(fù)值，然后，將各親水、親油基的負(fù)值，然后，將各親水、親油基的HLBHLB基團(tuán)基團(tuán)數(shù)代入下式中，即可計(jì)算出離子型表面活數(shù)代入下式中，即可計(jì)算出離子型表

31、面活性劑的性劑的HLBHLB值。值。)()(7親油基的基團(tuán)數(shù)親水基基團(tuán)數(shù)值HLB2022-4-29 混合表面活性劑的混合表面活性劑的HLBHLB值值 當(dāng)多種表面活性劑混合時(shí)，其當(dāng)多種表面活性劑混合時(shí)，其HLBHLB值具有值具有加合性，即有：加合性，即有： 式中，式中，W Wi、HLBHLBi分別為混合表面活性劑中分別為混合表面活性劑中i組分的質(zhì)量和百分比濃度。組分的質(zhì)量和百分比濃度。niiiiBAiiBBAAmixHLBxWWWHLBWHLBWHLBWHLB1.值2022-4-29表面活性劑的表面活性劑的HLB與應(yīng)用的對(duì)應(yīng)關(guān)系與應(yīng)用的對(duì)應(yīng)關(guān)系表面活性劑在水中的性表面活性劑在水中的性質(zhì)質(zhì)HLBH

32、LB用用 途途 不分散不分散0 02 2W/OW/O型乳化劑型乳化劑4 4分散不好分散不好6 6不穩(wěn)定乳狀分散體不穩(wěn)定乳狀分散體8 8潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑穩(wěn)定乳狀分散體穩(wěn)定乳狀分散體1010半透明至透明的分散體半透明至透明的分散體1212洗滌劑洗滌劑O/WO/W型乳化劑型乳化劑透明溶液透明溶液14141616增溶劑增溶劑18182022-4-292022-4-29 按表面活性劑在實(shí)際中的不同用途，選擇合適按表面活性劑在實(shí)際中的不同用途，選擇合適的的HLB值。值。若過(guò)小，不溶于水；過(guò)大，不能形成膠若過(guò)小，不溶于水；過(guò)大，不能形成膠束束。其應(yīng)用如下。其應(yīng)用如下。 6.6.3 表面活性劑表面活性劑HLB值的

33、應(yīng)用值的應(yīng)用 （重點(diǎn)） 親油親油 | 親水親水 HLBHLB值值 0 0 1 1 3 3 6 6 7 7 8 8 1010 12 12 13 1513 15 18 20 18 20 | |消泡消泡| | | 潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑 |增溶劑增溶劑| | 石蠟石蠟 W/O乳化劑乳化劑 |去污去污| 聚乙二醇聚乙二醇 | 滲透作用滲透作用 | | | O/W 乳化劑乳化劑 | |HLB與表面活性劑應(yīng)用關(guān)系與表面活性劑應(yīng)用關(guān)系2022-4-29乳化作用乳化作用泡沫作用泡沫作用分散作用分散作用增溶作用增溶作用制備材料制備材料催化作用催化作用2022-4-291. 潤(rùn)濕作用潤(rùn)濕作用在固體與液體接觸界面上，如果加入

34、表面活性劑，由活性劑分子定向排列在固液界面，從而降低界面張力，使液體與固體之間的接觸角減小，改善潤(rùn)濕程度。 2. 乳化作用乳化作用一種液體以細(xì)小液珠的形式分散在另一種與它不互溶的液體之中所形成的體系稱為乳狀液（emulsion），這兩種不互溶的液體，其中之一是水，另一種是有機(jī)物，稱為“油”，若油以小液珠形式分散在水中，稱為水包油型乳狀液，記為O/W，如牛奶。若是小水珠分散在油中，則稱為油包水型乳狀液，記為W/O，如含水的原油。 3. 起泡作用起泡作用借助表面活性劑作為起泡劑使之成為較穩(wěn)定泡末的過(guò)程叫4. 增溶作用增溶作用一些非極性的碳?xì)浠衔?，如苯、乙烷、異辛烷等在水中的溶解度是非常小的，但?/p>

35、度超過(guò)臨界膠團(tuán)濃度的表面活性劑水溶液卻能“溶解”相當(dāng)數(shù)量的碳?xì)浠衔?，這種現(xiàn)象稱為表面活性劑的增溶作用。 5. 去污作用（洗滌作用）去污作用（洗滌作用）是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，它與潤(rùn)濕、起泡、增溶和乳化作用都有關(guān)系。2022-4-291. 疏水基的影響疏水基的影響疏水性：疏水性：氟代烴基氟代烴基 硅氧烴基硅氧烴基 脂肪族烷烴脂肪族烷烴基、環(huán)烷烴基基、環(huán)烷烴基 脂肪族烯烴脂肪族烯烴 脂肪族芳香烴脂肪族芳香烴 芳香烴芳香烴 帶弱親水基的烴基。帶弱親水基的烴基。2.親水基的影響親水基的影響6.6.4 影響影響HLB值的因素值的因素親水性：親水性：羧酸鹽基羧酸鹽基 磺酸鹽基磺酸鹽基 氨基氨基 脂脂 羧基羧

36、基羥基羥基 醚鍵醚鍵 環(huán)氧基。環(huán)氧基。2022-4-293. 分子形態(tài)的影響分子形態(tài)的影響a.親水基的相對(duì)位置親水基的相對(duì)位置位于位于分子中間分子中間時(shí)濕潤(rùn)性能比較強(qiáng)。時(shí)濕潤(rùn)性能比較強(qiáng)。位于位于分子末端分子末端時(shí)去污能力比較強(qiáng)。時(shí)去污能力比較強(qiáng)。b.親油基的支鏈親油基的支鏈 有分支結(jié)構(gòu)的濕潤(rùn)性和滲透性的較好，有分支結(jié)構(gòu)的濕潤(rùn)性和滲透性的較好，去污能力較差。去污能力較差。親水基分子親水基分子4. 分子量的影響分子量的影響分子量小分子量小的的濕潤(rùn)性和滲透性的較好。的的濕潤(rùn)性和滲透性的較好。分子量大分子量大的洗滌、分散、乳化能力較好。的洗滌、分散、乳化能力較好。2022-4-296.7 非離子型表活

37、劑的濁點(diǎn) 非離子表面活性劑的親水基是聚環(huán)氧乙烷基或非離子表面活性劑的親水基是聚環(huán)氧乙烷基或羥基，溶于水靠的是氫鍵，氫鍵比較弱，隨著溫度羥基，溶于水靠的是氫鍵，氫鍵比較弱，隨著溫度的提高，結(jié)合的水分子由于熱運(yùn)動(dòng)而逐漸脫離，因的提高，結(jié)合的水分子由于熱運(yùn)動(dòng)而逐漸脫離，因而親水性也逐漸降低而變得不溶于水，以致開(kāi)始的而親水性也逐漸降低而變得不溶于水，以致開(kāi)始的透明溶液變?yōu)榛鞚岬囊后w，而當(dāng)冷卻時(shí)又變?yōu)橥该魍该魅芤鹤優(yōu)榛鞚岬囊后w，而當(dāng)冷卻時(shí)又變?yōu)橥该魅芤?。這個(gè)溶液。這個(gè)混濁混濁透明臨界平均溫度稱為透明臨界平均溫度稱為濁點(diǎn)濁點(diǎn)。 6.7.1 濁點(diǎn)概念濁點(diǎn)概念2022-4-29 1.分子結(jié)構(gòu)：烴基相同，聚環(huán)氧

38、乙烷基或羥基數(shù)分子結(jié)構(gòu)：烴基相同，聚環(huán)氧乙烷基或羥基數(shù)目越多濁點(diǎn)越高。目越多濁點(diǎn)越高。 2.疏水基：同理，聚環(huán)氧乙烷基或羥基數(shù)目相同疏水基：同理，聚環(huán)氧乙烷基或羥基數(shù)目相同，則烴基越小濁點(diǎn)越高。，則烴基越小濁點(diǎn)越高。 3.電解質(zhì)：由于電解質(zhì)親水力較強(qiáng)，使?jié)狳c(diǎn)降低電解質(zhì)：由于電解質(zhì)親水力較強(qiáng)，使?jié)狳c(diǎn)降低。堿最明顯，鹽次之；鹽酸例外，反而使?jié)狳c(diǎn)升高。堿最明顯，鹽次之；鹽酸例外，反而使?jié)狳c(diǎn)升高。 4.離子型表面活性劑：使?jié)狳c(diǎn)升高，原因是其能離子型表面活性劑：使?jié)狳c(diǎn)升高，原因是其能夠溶解非離子表面活性劑。夠溶解非離子表面活性劑。 5.有機(jī)物：與水相溶的有機(jī)物使?jié)狳c(diǎn)升高，不溶有機(jī)物：與水相溶的有機(jī)物使?jié)?/p>

39、點(diǎn)升高，不溶于水的有機(jī)物使?jié)狳c(diǎn)降低。于水的有機(jī)物使?jié)狳c(diǎn)降低。6.7.2 影響濁點(diǎn)的因素影響濁點(diǎn)的因素2022-4-296.8 表面活性劑的一般性質(zhì) 在一定溫度下，溶解度隨著碳鏈的增長(zhǎng)而減弱在一定溫度下，溶解度隨著碳鏈的增長(zhǎng)而減弱。對(duì)于碳鏈長(zhǎng)度一定的表面活性劑，則與表面活性。對(duì)于碳鏈長(zhǎng)度一定的表面活性劑，則與表面活性劑的類型而異。劑的類型而異。 1. 離子型表面活性劑，溫度越高溶解度越大，離子型表面活性劑，溫度越高溶解度越大，達(dá)到某一溫度時(shí)（達(dá)到某一溫度時(shí)（克拉夫特溫度克拉夫特溫度），可以），可以互溶互溶（形（形成膠束）。離子型表面活性劑應(yīng)在克拉夫特溫度點(diǎn)成膠束）。離子型表面活性劑應(yīng)在克拉夫特溫

40、度點(diǎn)以上使用。以上使用。 2. 非離子表面活性劑非離子表面活性劑溫度越高，溶解度越低溫度越高，溶解度越低。6.8.1 溶解性溶解性2022-4-29 1.陰離子表面活性劑顯堿性，遇強(qiáng)酸不穩(wěn)定，羧陰離子表面活性劑顯堿性，遇強(qiáng)酸不穩(wěn)定，羧酸析出，硫酸酯鹽水解，磺酸鹽和磷酸酯鹽較穩(wěn)定。酸析出，硫酸酯鹽水解，磺酸鹽和磷酸酯鹽較穩(wěn)定。 2.陽(yáng)離子表面活性劑顯酸性，遇強(qiáng)堿不穩(wěn)定，季銨陽(yáng)離子表面活性劑顯酸性，遇強(qiáng)堿不穩(wěn)定，季銨鹽較穩(wěn)定。鹽較穩(wěn)定。 3.兩性表面活性劑等電點(diǎn)時(shí)不穩(wěn)定。兩性表面活性劑等電點(diǎn)時(shí)不穩(wěn)定。 4.離子型表面活性劑容易發(fā)生鹽析，特別是陰離子離子型表面活性劑容易發(fā)生鹽析，特別是陰離子表面活性

41、劑遇多價(jià)金屬離子形成不溶于水的金屬皂。表面活性劑遇多價(jià)金屬離子形成不溶于水的金屬皂。 5.非離子表面活性劑遇酸、堿、鹽都很穩(wěn)定。非離子表面活性劑遇酸、堿、鹽都很穩(wěn)定。 6.8.2 化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性2022-4-29 1.陽(yáng)離子表面活性劑殺菌力強(qiáng)、毒性大（新潔陽(yáng)離子表面活性劑殺菌力強(qiáng)、毒性大（新潔爾滅的殺菌力是苯酚的爾滅的殺菌力是苯酚的150300倍）；非離子表面活倍）；非離子表面活性劑殺菌力弱、毒性小；陰離子表面活性劑介于二性劑殺菌力弱、毒性小；陰離子表面活性劑介于二者之間。即：殺菌力強(qiáng)、毒性大，殺菌力弱、毒性者之間。即：殺菌力強(qiáng)、毒性大，殺菌力弱、毒性小。非離子表面活性劑雖毒性小，但污染水域。小。非離子表面活性劑雖毒性小，但污染水域。 2.刺激性和毒性的順序相同，陽(yáng)離子最大，陰離刺激性和毒性的順序相同，陽(yáng)離子最大，陰離子次之，兩性和非離子最小。對(duì)于常見(jiàn)的陰離子表子次之，兩性和非離子最小。對(duì)于常見(jiàn)的陰離子表面活性劑次序?yàn)椋和榛蛩徕c（面活性劑次序?yàn)椋和榛蛩徕c（K12）、烷基苯磺酸）、烷基苯磺酸鈉、烷基聚環(huán)氧乙烷醚硫酸鈉（鈉、烷基聚環(huán)氧乙烷醚硫酸鈉（AES）。特別注意）。特別注意的是：的是：甜菜堿類和咪唑啉類兩性表面活性劑毒性和甜菜堿類和咪唑啉類兩性表面活性劑毒性和刺激性小、殺菌力卻較高刺激性小、殺菌力卻較高。 6.8.3 毒性和殺菌力毒性和殺菌力2022-4-2