表面活性劑及其應(yīng)用

表面活性劑及其應(yīng)用第一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第一章總論

日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污垢，食鹽可以作為固色劑。這些物質(zhì)都屬于助劑，其中大部分是表面活性劑，本書我們主要討論印染工業(yè)中常用的表面活性劑及其應(yīng)用。一、助劑及其在紡織染整工業(yè)中的應(yīng)用

1、定義：紡織工業(yè)從紡絲、紡紗、織布、印染到成品的各道加工工序中，都要用到各種輔助化學(xué)品，它賦予紡織品各種優(yōu)異的應(yīng)用性能，這種輔助化學(xué)品通稱為紡織染整助劑。

2、作用：提高紡織品的質(zhì)量，改善加工效果，提高生產(chǎn)效率，簡化生產(chǎn)過程，降低生產(chǎn)成本。第二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

二、紡織染整助劑分類

1、根據(jù)生產(chǎn)工藝分：（1）紡織助劑（2）印染助劑

2、印染助劑（1）無機(jī)物食鹽、鹽酸、保險(xiǎn)粉（Na2S2O4）等。（2）有機(jī)物草酸、酒精、甘油（丙三醇）等。

3、印染助劑在染整工業(yè)中的應(yīng)用潤濕、滲透、乳化、分散、洗滌、柔軟、固色、防水、防霉、抗靜電等作用。

4、發(fā)展概論我國印染助劑的潛力是巨大的（1）新型助劑的研究開發(fā)和使用（2）復(fù)配型助劑的開發(fā)和使用

第三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日復(fù)習(xí)：印染助劑在染整工業(yè)中的主要用途。導(dǎo)入：印染助劑中用量最多的表面活性劑的基本知識(shí)。一、表面現(xiàn)象自然界中物質(zhì)與物質(zhì)相接觸的界面稱為相界面。若為氣－液的相界面稱為表面，發(fā)生在表面的現(xiàn)象稱為表面現(xiàn)象。在表面現(xiàn)象中最突出的是表面張力。二、表面活性劑對于純凈的液體而言，表面張力大小與物質(zhì)本身濕度、壓強(qiáng)有關(guān)。當(dāng)溶劑中（一般為水）加入很少量某種物質(zhì)時(shí)，就能增加表面活性，大大降低溶劑的表面張力或液－液界面張力，改變體系的界面狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤濕或反潤濕、乳化或破乳、起泡或消泡，以及增溶、凈洗等一系列作用，這種物質(zhì)就稱為表面活性劑。（如圖1-1所示）1.1表面活性劑的分類圖1-1第四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

二、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和表示方法

1、基本結(jié)構(gòu)表面活性劑是一種兩親分子，既親水又親油；一端是親水基（極性的）；另一端是親油基（非極性的），形成不對稱結(jié)構(gòu)。

2、結(jié)構(gòu)表示方法如圖1－2所示一部分溶于水，另一部分易從水中逃離，具有雙重性。第五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日三、表面活性劑的分類

1、四大類分類法（ISO分類）分為離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、結(jié)構(gòu)混合型、特殊類型四類；

2、按用途分類凈洗劑、精練劑、潤濕劑、滲透劑、分散劑、乳化劑、起泡劑、消泡劑、勻染劑、緩染劑、固色劑、剝色劑、柔軟劑、防水劑、阻燃劑、抗靜電劑等。

3、按照結(jié)構(gòu)分類分為：陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性型表面活性劑、非離子型表面活性劑、特殊類型等類型。第六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

四、按表面活性劑結(jié)構(gòu)分類

1、陰離子表面活性劑特點(diǎn)：價(jià)廉，與堿合用能增強(qiáng)去污力，織物洗后手感較好。（1）羧酸鹽類RCOOM

如：肥皂、雷米邦A(yù)等。（2）磺酸鹽類RSO3M

如：601洗滌劑、ABS、拉開粉BX、胰加漂T等。（3）硫酸酯鹽類ROSO3M（4）磷酸酯鹽類ROPO3M2、陽離子表面活性劑（應(yīng)用較少）如：季銨鹽類。

3、兩性型表面活性劑

4、非離子型表面活性劑如：聚乙二醇類、平平加等。

5、特殊類型第七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1.2表面活性劑的一般性質(zhì)復(fù)習(xí)：表面活性劑的定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、表示方法、ISO分類法。導(dǎo)入：表面活性劑的一般性質(zhì)包括：溶解度和化學(xué)穩(wěn)定性。一、溶解度表面活性劑在水中溶解度的一般規(guī)律是：在一定溫度下，溶解度隨親油基相對增大而降低。1、離子型表面活性劑一般情況下，溫度升高，離子型表面活性劑溶解度增大，但至一定溫度后，溶解度增加很快（Krafft點(diǎn)）。（如下圖所示）第八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、非離子型表面活性劑一般情況下，非離子型表面活性劑在低溫時(shí)易溶，溫度升至一定程度后，溶解度下降，表面活性劑溶液混濁，表面活性劑析出、分層?？死蛱攸c(diǎn)和濁點(diǎn)分別是離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑的特征反映。二、化學(xué)穩(wěn)定性

1、酸、堿穩(wěn)定性（1）一般陰離子表面活性劑在強(qiáng)酸中不穩(wěn)定：羧酸鹽易析出游離酸；硫酸酯鹽易水解；磺酸鹽穩(wěn)定。而在堿液中均穩(wěn)定。（2）陽離子表面活性劑中酸液中穩(wěn)定而在堿液中不穩(wěn)定，但季銨鹽耐酸、耐堿性均好。（3）非離子型表面活性劑在酸、堿液中均較穩(wěn)定，但環(huán)氧乙烷加成物例外。

第九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（4）兩性型表面活性劑一般受PH值變化而改變性質(zhì)。在等電點(diǎn)時(shí)，形成內(nèi)鹽而沉淀析出。2、無機(jī)鹽穩(wěn)定性多價(jià)金屬離子對羧酸類表面活性劑影響很大，容易產(chǎn)生鹽析。

3、氧化穩(wěn)定性離子型表面活性劑中磺酸鹽類和非離子型中聚氧乙烯醚型抗氧性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

4、

生物活性包括：毒性、殺菌力，且兩者相對應(yīng)。如：陽離子表面活性劑中季銨鹽類毒性大，但殺菌力好。

5、

生物降解性定義：表面活性劑在自然界的微生物作用下，有機(jī)碳化合物被逐漸分解，轉(zhuǎn)化成CO2和H2O等對環(huán)境無公害的物質(zhì)。第十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日復(fù)習(xí)：離子型、非離子型表面活性劑的溶解度隨溫度變化的關(guān)系表面活性劑的化學(xué)穩(wěn)定性(酸、堿穩(wěn)定性，無機(jī)穩(wěn)定性等)一、全球性環(huán)境問題人口、資源、環(huán)境已是當(dāng)今世界環(huán)境科學(xué)所關(guān)注的三大問題。二、印染工業(yè)對生態(tài)平衡的影響（尤其對水的影響）1、水體富營養(yǎng)化。2、生物降解。三、對人體健康的影響

LD50、LC50、ECO50等參數(shù)。毒性大小順序?yàn)椋宏栯x子表面活性劑＞陰離子表面活性劑＞非離子表面活性劑。

1.3印染助劑對環(huán)保的影響

第十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日作業(yè)：

1、表面活性劑的定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？

2、畫出水中加入表面活性劑后，表面張力與溶液濃度的關(guān)系曲線？

3、畫出水中加入表面活性劑后排列，并標(biāo)出兩個(gè)部分？

4、按ISO分類法分類表面活性劑，并寫出陰離子表面活性劑的通式？

5、離子型、非離子型表面活性劑的溶解度隨溫度變化的規(guī)律分別是什么？

6、什么是克拉夫特點(diǎn)和濁點(diǎn)？

7、什么是生物降解性？

8、表面活性劑有哪些一般性質(zhì)？第十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第二章表面張力和表面吸附導(dǎo)入：提問為什么肥皂泡要用力吹才能變大？自來水龍頭滴下的水滴變成球形？一、表面張力

1、定義界面：物質(zhì)與物質(zhì)相接觸的面稱界面。表面：物質(zhì)與氣相組成的界面為表面。表面張力：增加單位面積時(shí)，液體表面自由能的增值，即表面過剩自由能。通常以mN/m為單位。表面張力或表面過剩自由能是液體重要的基本性質(zhì)之一。

2、分析解釋：以液—?dú)鈨上嘟缑妫ū砻妫槔齼?nèi)層：受力對稱，合外力為零，所以內(nèi)部分子可以作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而不消耗功。外層：受力不對稱，向下的力大于向上的力，所以產(chǎn)生了表面分子受到指向液體內(nèi)部并且垂直于表面的引力。

3、表面張力產(chǎn)生的原因由于物質(zhì)不同，分子間的作用力不同，在同一物質(zhì)內(nèi)部，分子受力是平衡的，在界面處是不平衡的。表面張力或表面過剩自由能是液體重要的基本性質(zhì)之一第一節(jié)表面張力第十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、表面張力實(shí)驗(yàn)及分析1、實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析（1）若不加外力，肥皂膜因表面張力作用而縮小。（2）施加外力，肥皂膜受力平衡。（3）表面張力定義。（4）從另一角度分析表面張力。三、

表面張力的影響因素表面張力與物質(zhì)的本性、所處溫度、壓力等因素有關(guān)。1、表面張力與物質(zhì)的本性有關(guān)。2、溫度對表面張力的影響。3、壓力及其它因素對表面張力的影響。第十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1.2表面活性劑在界面上的吸附

一、吸附1、定義：物質(zhì)從一相內(nèi)部遷至界面，并富集于界面的過程。吸附可發(fā)生在：固-液、氣-固、液-液、氣-液界面上。吸附劑：活性劑吸附質(zhì)：Cl2（被吸附的物質(zhì)）2、分類：物理吸附：范德華力化學(xué)吸附：化學(xué)鍵3、吸附量的測定：第十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（1）氣體的吸附：通過測量固體或液體吸附前后的重量（增加），或測定吸附前后氣體的壓力差。（2）固—液界面：吸附前后液體的濃度變化（減?。＃?）液—液界面：不易直接測定。4、表面活性劑的吸附。由于表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中含有親水基和疏水基，因而在溶液中，它易于從內(nèi)部遷移而富集于溶液表面（或界面）易發(fā)生界面吸附。當(dāng)發(fā)生表面活性劑吸附后，必然改變體系的界面狀態(tài)，而影響界面性質(zhì)，從而產(chǎn)生一系列重要作用如濕潤、乳化、起泡、凈洗等。第十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

在圖2-5（C）狀態(tài)中，由水的極性，表面幾乎被表面活性劑分子的親水基覆蓋，親油基朝外，在水的表面形成一個(gè)由碳?xì)滏I構(gòu)成的表面層，大大改變水的表面性質(zhì)。此時(shí)溶液具有最低表面張力。推出：一種好的表面活性劑應(yīng)在濃度極稀時(shí)就達(dá)到吸附飽和狀態(tài)。第十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日四、表面張力最低值現(xiàn)象。1、定義：表面張力最低值現(xiàn)象是指其表面張力低于表面活性劑水溶液所能達(dá)到的表面張力的情況。2、原因：生產(chǎn)上用的表面活性劑均不是純凈物，而含有雜質(zhì)時(shí)就常常出現(xiàn)表面張力的最低值現(xiàn)象。3、意義：表面張力最低值現(xiàn)象作為表面活性劑純度的量度。4、形式：（1）在陰離子表面活性劑中加入少量陽離子表面活性劑，可大大降低表面張力，出現(xiàn)明顯表面張力最低值現(xiàn)象。如圖2-6（2）在陽離子表面活性劑中加少量陰離子表面活性劑，也會(huì)出現(xiàn)最低值現(xiàn)象。如圖2-7

（3）在陰離子表面活性劑中加入少量非離子表面活性劑，也會(huì)出現(xiàn)最低值現(xiàn)象。如圖2-8所示，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往將不同的表面活性劑混合復(fù)配，以獲得更好的效果。如果對混合體系提純，則表面張力最低值現(xiàn)象消失，所以表面張力最低值現(xiàn)象出現(xiàn)與否，看成是表面活性劑純度的一種度量。第十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

第十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日4、表面活性劑溶液的吸附等溫線。（1）定義：吸附等溫線是指在一定溫度下，吸附量與溶液濃度之間的平衡關(guān)系曲線。從吸附等溫線可了解固體表面的吸附量與溶液濃度變化關(guān)系。第二十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第二十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第三章表面活性劑在溶液的表面活性

第一節(jié)表面活性劑的一些性質(zhì)

我們在討論表面活性劑在溶液界面上吸附時(shí)發(fā)現(xiàn)：溶液表面張力隨濃度變化的關(guān)系中有一突變點(diǎn),如下圖3-1虛線還出現(xiàn)了表面張力最低現(xiàn)象。表面張力和溶液濃度的相互關(guān)系中,當(dāng)濃度較低時(shí),表面張力隨表面活性劑濃度增加而降低很快,但濃度升至一定值后,隨濃度增加,表面張力變化不大。此種表面性質(zhì)的突變與表面活性劑在溶液中的狀態(tài)變化到底有何關(guān)系呢?現(xiàn)在我們對表面性質(zhì)有了一定的了解,還要研究表面活性在溶液中的狀態(tài),才能了解和認(rèn)識(shí)表面活性劑溶液的性質(zhì)和作用。第二十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

下面以十二烷基磺酸鈉為例，說明典型的表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)隨濃度變化的關(guān)系。從圖3-2中明顯看出，所有的物理化學(xué)性質(zhì)變化均有一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，且此轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度變化范圍較小，cmc-臨界膠束濃度：開始形成膠束時(shí)的濃度。（成團(tuán)結(jié)構(gòu)稱膠束）。表明：表面現(xiàn)象(表面吸附)和內(nèi)部性質(zhì)有著統(tǒng)一的內(nèi)在聯(lián)系。下面重點(diǎn)研究表面活性劑水溶液的一些性質(zhì)。第二十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日從圖3-3中可知：濃度很稀時(shí)，水的表面張力降低很快，過了突變點(diǎn)，隨濃度增加，表面張力基本保持不變。1.2表面活性劑膠束形成及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第二十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日一、現(xiàn)象解釋

1.溶液濃度極稀時(shí)，表面活性劑分子或離子含量極低，此時(shí)溶液相當(dāng)于純水溶液，水與空氣幾乎直接接觸，接近于純水狀態(tài)。

2、隨溶液濃度增加，溶液中表面活性劑分子或離子數(shù)目增加，而表面活性劑中含有親水基和疏水基，所以就會(huì)被吸附到水—空氣的界面，空氣和水的接觸部分被空氣和表面活性劑、表面活性劑和水的接觸面所取代，使原來的空氣和水的接觸界面降低，導(dǎo)致水的表面張力急劇下降。水中的表面活性劑相互聚集，疏水基相互靠攏，開始形成膠束。

3、當(dāng)濃度再進(jìn)一步增大并到一定值時(shí)，水的表面全部被一層表面活性劑的分子或離子覆蓋，此時(shí)，表面吸附達(dá)最大值，而且表面上再也容納不了更多的分子，將水和空氣完全隔離，此時(shí)表面張力最低。

第二十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日4、若再增加溶液濃度，不能提高表面吸附，而只是溶液內(nèi)部表面活性劑分子或離子個(gè)數(shù)不斷增多，使表面活性劑疏水機(jī)疏水基相互吸引分子締合，親水基朝外，與水相接觸出現(xiàn)成團(tuán)結(jié)構(gòu)，使體系穩(wěn)定。二、臨界膠束濃度。1、定義：表面活性劑在溶液中形成膠束時(shí)的濃度，稱為臨界膠束濃度。用cmc表示。實(shí)驗(yàn)表明：cmc為一個(gè)窄的濃度范圍，不是一個(gè)確定的數(shù)值。如離子型表面活性劑的cmc約在10-3~10-2mol/L。2、重要意義：表面活性劑的cmc是一個(gè)很重要的特征數(shù)據(jù)，表面活性劑的許多性能和應(yīng)用條件都與cmc有關(guān)。如在表面活性劑cmc左右時(shí)，表面張力、滲透壓、冰點(diǎn)、粘度、密度、可溶性、凈洗力、光散射和顏色變化等性質(zhì)都會(huì)發(fā)生顯著變化，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)濃度就是cmc。第二十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日三、溶液中膠束的形成。根據(jù)體系能量最低最為穩(wěn)定的原則：1、當(dāng)表面活性劑量極少時(shí)，表面活性劑的親水基與水的作用力大于疏水基對水的斥力，使水中氫鍵結(jié)構(gòu)重排，水分子與表面活性劑分子或離子形成一種有序結(jié)構(gòu)。圖（a）2、為使其疏水基不被排斥，它的分子就不停轉(zhuǎn)動(dòng)，可通過兩個(gè)途徑尋求獲得體系的穩(wěn)定。（1）圖（b）：表面活性劑的親水基留在水中，疏水基伸向空氣，形成定向吸附層，從而降低表面自由能。（2）圖（c）：表面活性劑疏水基相互聚集，盡可能減少疏水基與水的接觸，而降低體系的自由能。由于疏水基的相互締合，勢必讓親水基存在于締合物表面，從而與水接觸，促使整個(gè)體系的穩(wěn)定，這種締合即為膠束。如圖（d）第二十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、分類。（1）離子型表面活性劑：其膠束是由離子締合而成的，且?guī)щ姡Q膠體電解質(zhì)。（2）非離子型表面活性劑：其膠束是由分子締合而成的，不帶電，不屬于膠體電解質(zhì)。因表面活性劑膠束均通過締合而成，所以此溶液統(tǒng)稱為締合膠體或膠束溶液。四、膠束的結(jié)構(gòu)形狀。通過了解膠束形狀，可以認(rèn)識(shí)膠束的特性及其對界面的影響。1、在稀溶液中，膠束一般呈球狀。2、在10倍于cmc或更大濃度的溶液中，膠束一般是非球狀的。（1）此結(jié)構(gòu)使大量的表面活性分子內(nèi)疏水基與水接觸面積縮小，有更高的熱力學(xué)穩(wěn)定性。（2）濃度更大時(shí)，形成層狀膠束。第二十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、膠束的形成是表面活性劑為了增加體系的穩(wěn)定性。離子型表面活性劑形成的膠束表面呈正電荷或負(fù)電荷，使得電荷更加集中，即電荷密度大于單分子時(shí)的電荷密度。所以，當(dāng)膠束靠攏時(shí)，勢必造成體系自由能增加。這樣，離子型表面活性劑膠束形成時(shí)，同時(shí)存在著體系自由能減小和增大的雙重效果。（根據(jù)體系能量最低最為穩(wěn)定原則。）所以，表面活性劑膠束形成的結(jié)構(gòu)形狀和大小必須使體系的表面自由能最小，才能形成穩(wěn)定的熱力學(xué)狀態(tài)。4、膠束的形狀與大小關(guān)系。（1）

膠束大小——膠束量：膠束相對分子質(zhì)量/表面活性劑單體相對分子質(zhì)量，也稱膠束的聚集數(shù)，即：締合或膠束的表面活性劑的分子數(shù)或離子數(shù)。（2）測定膠束大小（聚集數(shù)）的方法：光散射法、擴(kuò)散—粘度法、超離心法、電泳法。第二十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1.3臨界膠束濃度一、臨界膠束濃度1、定義：形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度或開始形成膠束時(shí)的濃度。表面活性劑溶液的濃度只有稍高于它的臨界膠束濃度時(shí)，才能充分顯示其作用。

2、Kafft點(diǎn)與臨界膠束濃度的關(guān)系離子型表面活性劑：轉(zhuǎn)折點(diǎn)（Kafft點(diǎn)）對應(yīng)的是溫度，在此溫度范圍內(nèi)，其溶解度就是臨界膠束濃度（cmc）。

3、結(jié)論表面活性劑的潤濕、滲透作用因界面吸附，所以只要濃度稍大于cmc即可；而乳化、分散、增容和洗凈作用濃度要大于cmc很多才顯示效果。第三十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日4、測定臨界膠束濃度（cmc）可通過各種物理性質(zhì)的突變來確定，方法不同，值也差異，但突變點(diǎn)總落在一個(gè)窄范圍內(nèi)。二、表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)和臨界膠束濃度（內(nèi)因）1、表面活性劑碳?xì)滏湥?）同系列表面活性劑在親水基相同情況下，cmc值隨疏水基的碳鏈增長而降低。（2）不同系列表面活性劑隨C鏈增長，cmc下降的程度不同。①

離子型表面活性劑每增加一個(gè)C，cmc下降近一半。②

非離子型表面活性劑疏水鏈每增加兩個(gè)C，cmc降至1/10。③

兩性表面活性劑每增加四個(gè)C，cmc降至1/100。第三十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（3）表面活性劑疏水基↑，分子排列有序，cmc↓①表面活性劑疏水鏈（非極性基團(tuán)）如有支鏈，則支化度↑，cmc↑。②疏水鏈含有不飽和鍵時(shí)，cmc↑。③疏水鏈中引入極性基團(tuán)，cmc↑程度不同。④親水基處于疏水基鏈中間，cmc↑。⑤疏水鏈中的H被F取代時(shí)，cmc↓，特例末端的H被F取代。2、表面活性劑的親水基。同類型表面活性劑親水基的親水能力↑，cmc↑，影響不大。cmc比較：兩性表面活性劑≈離子型表面活性劑>非離子型表面活性劑。

第三十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、反離子的影響。反離子對表面活性劑cmc值影響不大，但假如反離子本身就是表面活性劑離子，則對cmc↓明顯，且隨反離子疏水基↑，cmc↓更明顯。例：25℃C12H25N+(CH3)3B－

cmc為1.6×10-2mol·L-1C12H25SO4－Na+cmc為8.1×10-3mol·L-1C12H25N+(CH3)3·C12H25SO4－cmc為4×10-5mol·L-1

表面活性劑反離子對于表面活性劑膠束形成有了強(qiáng)烈促進(jìn)作用，它使表面活性劑的cmc↓。第三十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、外界因素對表面活性劑cmc的影響。1、溫度通常：T↑，cmc↓，但至最低值后，T↑,cmc↑。T↑，分子動(dòng)能↑，分子距離↑，親水性↓，有利于膠束形成，cmc↓。但T進(jìn)一步↑，不但親水性↓，而且疏水性↑，膠束碰撞加劇，不利于膠束形成,cmc↑。

不同類型表面活性劑cmc最低值所處溫度是不同的。（1）離子型表面活性劑：Krafft點(diǎn)溫度↑，cmc↓。（2）非離子型表面活性劑：T↑，溶解度↓，甚至轉(zhuǎn)為不溶于水的渾濁液，此時(shí)溫度稱“濁點(diǎn)”，濁點(diǎn)以上不溶于水，濁點(diǎn)以下溶于水。在濁點(diǎn)溫度以下，T↑，cmc↓，且疏水基C原子數(shù)↑，cmc↓越顯著。第三十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、電解質(zhì)通常：在表面活性劑溶液中，加入無機(jī)電解質(zhì)，使cmc↓。這種傾向：離子型表面活性劑>兩性>非離子型（1）

陰離子對表面活性劑cmc↓程度次序?yàn)椋?/p>

1/2SO4>F->BrO3->Cl->Br->NO3->I->CNS-（2）

陽離子對cmc下降程度次序?yàn)椋?/p>

NH4+>K+>Na+>Li+>1/2Ca2+

第三十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、有機(jī)物（1）極性有機(jī)物：高碳醇類和酰胺類,它與表面活性劑膠束結(jié)合而影響cmc。碳鏈↑,cmc↓。醇類烴基大小和表面活性劑的疏水基大小相當(dāng)時(shí)，cmc下降至最低值。（2）較大濃度時(shí)才對cmc影響的有機(jī)物：如尿素、低碳醇等。它通過改變水與膠束、水與表面活性劑相互作用而影響cmc。醇類對非離子表面活性劑cmc的影響與離子型相反：醇的加入，cmc↑。4、PH值。

PH值對兩性表面活性劑的cmc影響較大，試驗(yàn)表明：pH↑，cmc↓。第三十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

作業(yè)：1、畫出表面張力隨濃度變化的關(guān)系曲線，并簡單解釋此變化規(guī)律？2、臨界膠束濃度的定義及其表示符號(hào)？第三十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

第四章表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系

本章主要討論表面活性劑分子結(jié)構(gòu)對一般性能的影響，而分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)對表面活性劑的潤濕、滲透、分散、乳化、增溶等應(yīng)用性能和在染整工業(yè)中應(yīng)用性能的影響，在以后學(xué)習(xí)的各章中詳細(xì)討論在溶液中，加入表面活性劑大大降低溶劑的表面張力，表面張力降低可用兩個(gè)概念表示：效率、效能。第一節(jié)表面張力的降低第三十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日一、效率1、定義：即降低溶劑表面張力至一定值時(shí)，所需表面活性劑的濃度。一般用使表面或界面張力降低2×10-4N/cm時(shí)溶液體相濃度的倒數(shù)對數(shù)作為衡量表面活性劑的效率量度，用ρC20表示。表面張力單位mN/m。單位轉(zhuǎn)換：2×10-4N/cm=2×10-4103/10-2=20mN/mρC20=lg（1/c）π=20=-lgCπ=20

此式表明：所需濃度↓，則效率↑；濃度↑，效率↓。2、影響效率高低的規(guī)則（1）增加疏水鏈的長度，親水鏈相對↓，親水性↓，濃度↓，效率↑。（2）疏水基支鏈或不飽和鍵存在時(shí)，(cmc)濃度↑，效率↓。（3）親水基接在分子中間，濃度↑，效率↓。（4）離子型表面活性劑

第三十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日①親水基有效電荷↓，濃度↓，效率↑。②水合度低（濃度低）的反離子，可使效率↑。③加入強(qiáng)電解質(zhì)，表面活性劑更易自相內(nèi)遷移至表面，濃度↓，效率↑。（5）非離子型表面活性劑聚氧乙稀醚，-（OCH2CH2）n-n為氧乙稀數(shù)目，n↑，濃度↑，效率↓。二、效能1、定義：能使表面張力降低到的最低值，是一種能力。在臨界膠束濃度時(shí)，溶液的表面張力通常最低，所以用cmc時(shí)的表面張力值量度（表面活性劑降低表面張力的）效能，用πcmc表示。第四十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第二節(jié)表面活性劑的親疏平衡值表面活性劑是一種兩親分子，兩種基團(tuán)彼此相互影響、相互聯(lián)系，對表面活性劑的各項(xiàng)性能起著決定作用。（1）表面活性劑中親水性強(qiáng)，則在水中溶解度很大，不利于界面吸附，表面活性較低。（2）親水性很弱，疏水性強(qiáng)，則在水中溶解度很小，使溶液中表面活性劑含量較低，表面活性也較低。一、

HLB值的概述1、定義：親水親油平衡值或親-疏平衡值，即HLB值。2、意義：反映表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中親水性和疏水性的良好匹配，即親水親油間的平衡關(guān)系。第四十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、HLB值的創(chuàng)始由美國Atlas研究機(jī)構(gòu)的格里芬（Griffin）于1949首創(chuàng)。最初用下列不同符號(hào)表示親水—親油平衡關(guān)系。親水性最強(qiáng)（HH）親水性一般（H）親水—親油居中（N）稍有親油性（L）親油性最強(qiáng)LL4、HLB值的數(shù)值表示

(1)HLB數(shù)值的確定親水性最強(qiáng)的表面活性劑的HLB=40；親水性最弱的表面活性劑為1；完全由疏水基組成的(如石蠟)HLB=0；一般離子型表面活性劑：HLB值在1~40之間；非離子型表面活性劑：HLB值在0~20之間；第四十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日(2)不同HLB值的表面活性劑其溶解度有較大差異HLB值范圍加入水后的性質(zhì)應(yīng)用1~43~66~88~1010~13>13不分散分散得不好劇烈振蕩后成乳白色分散體穩(wěn)定乳白色分散體半透明至透明的分散體透明溶液

乳化劑

潤濕劑洗滌劑增溶劑第四十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日對比上表各數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：（1）當(dāng)分子中親水基相同時(shí)，疏水基分子鏈增長，親水鏈↓，親水性↓，?？捎檬杷南鄬Ψ肿淤|(zhì)量表示疏水基的疏水性。（2）當(dāng)疏水基相同時(shí)，由于親水基種類繁多，不同表面活性劑親水基就不同，所以親水性也不同。二、

HLB值的測定及計(jì)算（一）HLB值的測定1、格里芬法：將已知HLB的乳化劑和未知HLB值的乳化劑互相混合，獲得最穩(wěn)定的乳化劑濃度來計(jì)算未知的HLB值。第四十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、比較法：比較一系列乳液的穩(wěn)定性，兩者穩(wěn)定性最相似的，則兩者乳化劑的HLB值大致相等。3、儀器測定法：色譜分析法、介電常數(shù)法，核磁振法等。（二）HLB值的計(jì)算1、非離子型表面活性劑HLB值的計(jì)算（1）格里芬導(dǎo)出：HLB=100/5（1-Mo/M）式中：Mo－疏水基的相對分子質(zhì)量。

M—表面活性劑的相對分子質(zhì)量。例：

其HLB值為：第四十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（2）疏水基為多元醇酯，即多元醇脂肪酸酯非離子型表面活性劑（Span型）

HLB=100/5（1-S/A）式中：S—表面活性劑的皂化價(jià)。

A—脂肪酸的酸值。其中，S可準(zhǔn)確測出，所以HLB值可方便求得。注意：非離子表面活性劑HLB值的公式中僅考慮了疏水基HLB值的影響，比較片面。（3）修正式

式中：Mw—親水基相對原子質(zhì)量。

Mo—疏水基相對原子質(zhì)量。第四十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（4）戴維斯公式前提：表面活性劑分子中親水性和疏水性不僅與相對原子質(zhì)量有關(guān)，還與極性大小有關(guān)。所以：此法不僅使用于非離子型表面活性劑，而且適用于離子型表面活性劑的HLB值（5）臨界膠束濃度表示已知cmc，可求出某些非離子型表面活性劑的HLB值經(jīng)驗(yàn)式：

第四十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、其他類型表面活性劑HLB值的計(jì)算離子型表面活性劑，不能用親水基和疏水基的相對分子質(zhì)量求HLB值。小田良平利用有機(jī)物的有機(jī)性（疏水基）與無機(jī)性（親水基）的比值來計(jì)算：式中：無機(jī)性值和有機(jī)性值可查表求得。P76表4-9注意：每個(gè)碳原子有機(jī)性值為20，每個(gè)氧乙烯無機(jī)性值為35，所以碳原子應(yīng)另行計(jì)算其有機(jī)性值。例：

COOH+OH+SO3H+雙鍵＝150+100+250+2＝502

所以

第四十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

根據(jù)式（4-8）計(jì)算值：

＝＝13.33、混合表面活性劑的HLB的計(jì)算具有加和性，以兩種表面活性劑為例：

式中：HLBA、HLBB—A和B單用時(shí)各自的HLB值。

WA、WB—A和B在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

第四十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

例：63%的表面活性劑Span20（HLB=8.6）與37%的

Tween20(HLB=16.7)相互混合的HLB值？則

[可通過計(jì)算的HLB值初步挑選合適的表面活性劑]

三、HLB值的應(yīng)用

1、HLB值的作用

HLB值與表面活性劑性質(zhì)有密切關(guān)系，而HLB值的確定較粗略，還不能單純由HLB來確定表面活性劑的所有性質(zhì)，因而不能將HLB值作為挑選的主要條件，但從大體上有助于了解表面活性劑的性質(zhì)，進(jìn)行初步選擇。

2、HLB值與表面活性劑性質(zhì)、用途的關(guān)系第五十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日HLB范圍用途1.5~3.0消泡3.0~6.0W/O型乳化7~9.0潤濕、滲透8~18O/W型乳化13~15凈洗15~18增溶HLB范圍性質(zhì)1~3分散困難3~6微弱分散6~8略微分散8~10分散較易10~13分散容易>13溶解或透明液其中：W/O型乳化是油包水型：水分散于油中；O/W型乳化是水包油型；油分散于水中。結(jié)論：HLB值在非離子表面活性中應(yīng)用最廣，上兩表只適用于非離子型表面活性劑，但實(shí)際使用時(shí)偏差也很大。第五十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1.3表面活性劑的親水基與性質(zhì)的關(guān)系一、親水基類型與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系。

1、從HLB值考慮，親水基親水性的大小排序。

－SO4Na、－SO3Na、、－OPO3Na、－COONa、

—OH、—O－

2、親水基類型。離子型表面活性劑：

－OSO3Na、－SO3Na、－COONa、－PO3Na、、、－NHCH2COONa、－N+(CH3)CH2COO-等。非離子型表面活性劑：—OH，—O—還有比如—CH2CH2O—第五十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、性質(zhì)不同的親水基，其親水性差異很大。離子型表面活性劑：水中溶解度有較大差異，但對cmc影響不大。非離子型表面活性劑：低溫時(shí)易溶，T↑，溶解度↓，溶液變渾濁。實(shí)際上，親水基種類對表面活性劑性質(zhì)的影響較全面.

二、親水基數(shù)量與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系。隨著親水基數(shù)量的增加，表面活性劑的水溶性增大。

1、由于親水基種類多，較復(fù)雜：對于離子型表面活性劑，增加親水基的數(shù)量，有效電荷增加，（同時(shí)電荷想斥力升高），由于雙電層的影響使表面活性劑離子不易緊密排列，不利于效能增加，效能降低。

第五十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、聚氧乙烯醚（

非離子型表面活性劑）把離子基插入聚氧乙烯鏈中，所以溶解性、發(fā)泡力、去污力等性能均優(yōu)于單純的離子型表面活性劑或非離子型表面活性劑。協(xié)同效應(yīng)，目前應(yīng)用廣泛。如：的德國巴斯夫公司（BASF）

n↑，降低表面張力的效能↑，（因?yàn)楸砻婊钚浴?/p>

三、親水基位置與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系。一般情況下，1、親水基在分子中間時(shí)，表面活性劑分子不易在溶液中形成膠束，所以效率較低，但表面活性劑分子在界面定向排列，降低表面張力的效能較高，所以潤濕性好。第五十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、親水基處于分子末端時(shí)：易形成膠束，所以效率較高，但其效能較低，去污力較佳。如洗滌劑（十八稀醇硫酸酯鈉）。（1）親水基在烷基上位置不同可以驗(yàn)證以上規(guī)律。圖4-1、4-2潤濕性與表面活性劑濃度關(guān)系。潤濕的時(shí)間短，說明潤濕性好。（2）

含苯類表面活性劑也有類似影響。第五十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日復(fù)習(xí)：表面活性劑的親水基與其性質(zhì)的關(guān)系導(dǎo)入：疏水基與其性質(zhì)的關(guān)系一、疏水基種類與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系。1、疏水基的疏水性強(qiáng)弱順序：氧代烴基>硅氧烷基>脂肪烴基的芳香烴基>芳香烴基>含有弱親水基的烴基注：同一類型疏水基,基疏水性不同:一般分子量大的疏水性>分子量小(1)脂肪烴:疏水性強(qiáng)弱：烷基>環(huán)烷基>稀烴>芳香烴(2)相同烷烴：－CF3>－CH3>－CH2－1.4疏水基與其性能的關(guān)系第五十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、性質(zhì)：由于疏水基的疏水性差異，計(jì)算HLB值會(huì)有誤差。所以使用表面活性劑時(shí)，一般除了解表面活性劑種類及親水基外，還指明疏水基種類。通常疏水基結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相似，才有好的效果。二、疏水基支鏈與表面活性劑的關(guān)系。已知：支化度升高，cmc上升，表面張力下降，良好的潤濕滲透性，但去污力降低。親水基處于分子中間，cmc上升，表面張力下降。親水基處于分子末端，cmc下降，表面張力上升，去污力好，但潤濕、滲透性差。疏水基的主要種類按疏水性強(qiáng)弱排列如下：（1）氟代烴基：（2）硅氧烷基：（3）脂肪烴基：（4）帶有脂肪烴基的芳香烴基：（5）芳香烴基；（6）含有弱親水基的烴基第五十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1.5表面活性劑分子大小對性質(zhì)的影響

復(fù)習(xí)：表面活性劑親水基和疏水基對其性質(zhì)的影響。一、表面活性劑的分子大小對其性質(zhì)的影響（比較顯著）一般經(jīng)驗(yàn)：1、相對分子質(zhì)量小的，其潤濕性、滲透性較好。2、相對分子質(zhì)量大的，其洗滌作用，乳化、分散性好。例：烷基硫酸鈉類表面活性劑：潤濕滲透性：C12H25SO4Na>C14H29SO4Na>C16H33SO4Na洗滌作用：C12H25SO4Na<C14H29SO4Na<C16H33SO4Na第五十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、改變分子大小對其性質(zhì)的影響1、離子型表面活性劑對一定的HLB值的表面活性劑，陰、陽離子表面活性劑的分子大小不易改變。因?yàn)楣潭朔肿拥挠H油基和親水基后，其HLB值就基本固定了，改變親油基鏈長或親水基種類會(huì)導(dǎo)致HLB值的變化。2、非離子型表面活性劑通過增加親水基（）和親油基鏈長，可以很容易地變更其相對分子質(zhì)量，而保持HLB值相對穩(wěn)定。若只改變親水基鏈長，能很容易地調(diào)整其親水性大小。第五十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

①圖4-3及表4-1是各種不同相對分子質(zhì)量的表面活性劑的去污力和HLB值及cmc。表明分子大小對表面活性劑性質(zhì)的影響，因而選擇時(shí)，我們可根據(jù)需要選用不同的相對分子質(zhì)量。相對分子質(zhì)量大的，潤濕性好。相對分子質(zhì)量小的，洗滌能力好。

第六十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

②圖4-4為Pluronics聚醚網(wǎng)絡(luò)圖與各種性質(zhì)HO(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)cH

以其親水性（聚乙烯部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為橫坐標(biāo)，以相對分子質(zhì)量（聚氧丙稀部分的平均相對分子質(zhì)量為代表）為縱坐標(biāo)。

L為液體，P為糊狀物，F(xiàn)為片狀物。字母+數(shù)字—商品牌號(hào)同一縱行的化合物，相對分子質(zhì)量不同，但親水基聚氧乙烯鏈的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，故親水性相近。還可看出相對分子質(zhì)量不同，即使親水性相近，性質(zhì)也有很大差異。沿著同時(shí)增加相對分子質(zhì)量和聚氧乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方向（斜線）性質(zhì)也有差異，如表面活性由潤濕性→洗滌性→分散性。第六十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

3、高分子表面活性劑相對分子質(zhì)量的影響，其表現(xiàn)更為突出。由于高分子相對分子質(zhì)量大，本身已達(dá)膠束大小，無需單分子締合，因而本身就有增溶作用，但不易在界面定向排列，難以降低表面張力，表面活性差，所以不宜作潤濕、滲透劑。高分子化合物對表面活性劑性質(zhì)的影響，甚至表現(xiàn)在表面活性劑與水溶性高分子物質(zhì)的混合溶液中。若在某些本身不具備顯著表面活性劑的水溶性高分子物質(zhì)中，加入一般的高分子表面活性劑，則混合物將具有高分子表面活性劑的性質(zhì)。第六十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日復(fù)習(xí)：表面活性劑親水基、疏水、相對分子質(zhì)量對其性質(zhì)的影響。一、

濁點(diǎn)及其測定1、濁點(diǎn)：非離子型表面活性劑（尤其是聚氧乙烯醚型）溫度升至一定程度后，溶液剛呈現(xiàn)渾濁時(shí)的溫度，稱之為“濁點(diǎn)”。溶解度與溫度的關(guān)系中提及表面活性劑的“濁點(diǎn)”。非離子型表面活性劑濁點(diǎn)（突變點(diǎn)）附近，其性能有較大差異，就如離子型表面活性劑cmc類似，cmc是一很窄的濃度范圍，其物化性質(zhì)有很大差異。

1.6聚氧乙烯類非離子表面活性劑的濁點(diǎn)第六十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、原因聚乙二醇表面活性劑的分子鏈為線型，空氣中呈鋸齒形；水中呈曲折形?！狢H2—位于里側(cè)，—O—位于外側(cè)，在水中與大量水分子形成氫鍵，使作用力增強(qiáng)，親水性和水溶性提高，顯然，隨著n的增加，水溶性提高。但這種氫鍵很弱，與水分子的結(jié)合不牢固（氫鍵29.2612J·mol-1），所以非離子型表面活性劑低溫時(shí)易溶，加熱時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，動(dòng)能升高，氫鍵很易被破壞，導(dǎo)致大部分表面活性劑聚集，與水分子脫離，親水性下降，最后轉(zhuǎn)為不溶性物質(zhì)。即無色透明溶液——乳白色渾濁液。再降低溫度，又重新形成氫鍵，又轉(zhuǎn)變?yōu)橥该魅芤骸?/p>

第六十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、濁點(diǎn)的測定方法二、影響非離子表面活性劑的濁點(diǎn)的因素1、親水性的影響聚氧乙烯醚非離子表面活性劑的疏水基相同時(shí)，隨環(huán)氧乙烷數(shù)的（EO數(shù)）增加，親水性提高，水分子與其形成氫鍵增強(qiáng)，要破壞氫鍵的能量提高，濁點(diǎn)上升。當(dāng)EO數(shù)高至一定值后，在增加EO數(shù)，對濁點(diǎn)影響緩慢。2、疏水基的影響親水基相同：疏水基含量增加，疏水性提高，相對親水性下降，表面活性劑與水結(jié)合下降，濁點(diǎn)降低。第六十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、電解質(zhì)的影響無機(jī)電解質(zhì)與水結(jié)合能力很強(qiáng)，加入電解質(zhì)后，使得表面活性劑與水結(jié)合的能力下降，使得氫鍵被破壞，從而脫離水分子，濁點(diǎn)下降。隨電解質(zhì)濃度上升，濁點(diǎn)下降的程度提高。不同電解質(zhì)的加入，使?jié)狳c(diǎn)下降的程度也不同。4、其他表面活性劑對非離子表面活性劑濁點(diǎn)的影響（1）同系非離子表面活性劑混合濁點(diǎn)的變化（2）陰離子表面活性劑對濁點(diǎn)的影響。非離子表面活性劑中加入少量陰離子表面活性劑后，其濁點(diǎn)提高。原因：合成陰離子的加工條件，生產(chǎn)廠家不同，產(chǎn)品不同，使用中肯定會(huì)有差異?；腔忍岣?，濁點(diǎn)增加程度上升。第六十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

所以：實(shí)際使用中如果要濁點(diǎn)，至一定溫度，對于不同磺化度可以用不同的加入量。相同濃度的不同陰離子表面活性劑加入，不含聚氧乙烯結(jié)構(gòu)的十二烷基硫酸鈉對濁點(diǎn)的提高>含聚氧乙烯結(jié)構(gòu)的十二烷基硫酸鈉。原因：親水基不同，多了，而其在水中以鋸齒形式存在，使占有更大空間，陰離子表面活性劑分子插入到非離子表面活性劑中變難，使插入后的非離子表面活性劑膠束靜電效應(yīng)減弱，（膠束間相互斥力下降）更易聚集，使其與水結(jié)合力下降，濁點(diǎn)提高程度下降。所以表面活性劑復(fù)配混合技術(shù)在實(shí)際中應(yīng)用作用較大。

第六十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第五章表面活性劑的作用第一節(jié)潤濕和滲透作用一、潤濕1、廣義固體表面上一種流體被另一種流體所取代的過程。例如：水潤濕玻璃：就是玻璃（固體）表面上的空氣（一種流體）被水（另一種流體）所取代的過程。三相：固體、兩相流體流體：液體、氣體2、狹義固體表面上的氣體被液體取代的過程。有時(shí)：一種液體被另一種液體所取代。水或水溶液是特別常見的取代氣體的液體。第六十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、確切定義固體和液體接觸，液體取代固體表面的氣體而與固體接觸產(chǎn)生液—固界面的過程。液—固界面取代氣—固界面。4、實(shí)例（1）

水對土壤的潤濕，水對動(dòng)植物機(jī)體的潤濕。（2）

機(jī)械潤濕：焊接。（3）紡織品：纖維是一種多孔性物質(zhì)，具有巨大的表面積，使溶液較容易沿著纖維迅速展開，滲入纖維的空隙，把空氣取代出去，使液體—纖維接觸取代了空氣—纖維接觸。潤濕劑：用來增進(jìn)潤濕現(xiàn)象。第六十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（4）純紡織纖維：經(jīng)煮練和漂白過的脫去油脂蠟質(zhì)的棉纖維，是很容易被水潤濕的。原因：煮練、漂白主要去除一些雜質(zhì),油脂蠟是一層保護(hù)膜,有了蠟,不易潤濕,而油脂是疏水的。紡織纖維與水的界面狀態(tài)主要取決于界面張力的大小。潤濕是液體沿著固體接觸面展開，把空氣和固體的接觸界面代入以液體和固體接觸界面的過程。（5）印染生產(chǎn)過程要求溶液對纖維中包藏的空氣全部驅(qū)走，最終達(dá)到完全的潤滑。毛細(xì)現(xiàn)象：織物由無數(shù)纖維組成，可以想象纖維之間構(gòu)成了無數(shù)毛細(xì)管，如果液體潤濕了毛細(xì)管壁，則液體能夠在毛細(xì)管內(nèi)上升到一定高度，從而使高出的液柱產(chǎn)生靜壓強(qiáng)，促使溶液滲透到纖維內(nèi)部。第七十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日織物在染整加工過程中不但要潤濕的物質(zhì)，也就能促使織物內(nèi)部滲透。以這種意義上來說，潤濕劑也就是滲透劑。再比如：在一干凈的玻璃板上滴一小滴水，可發(fā)現(xiàn)水會(huì)在玻璃表面鋪展開；而將水滴在石蠟板上，水滴在石蠟板上，水滴則呈小球狀，人們通常把前一種叫“濕”，后一種叫“不濕”。二、再潤濕再潤濕劑是吸附雜織物上的某些物質(zhì)，經(jīng)過干燥后，能使干織物在水中很快被潤濕。第七十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日如：新毛巾在水中很快被潤濕。在潤濕劑實(shí)際上是一般潤濕劑的一種，但優(yōu)良的再潤濕劑并不一定是優(yōu)良的潤濕劑。

三、不潤濕一切事物都具有兩面性，并不是所有都要潤濕，印染行業(yè)有時(shí)也要求不潤濕。例如：防水、防油等，就需要形成不潤濕的表面。再如：易去污又要防污等也與潤濕有關(guān)。在染整加工過程中，織物一般是在溶液中處理，這就涉及溶液對織物的潤濕和滲透。潤濕滲透的好壞直接影響到染整產(chǎn)品的質(zhì)量，所以有必要對潤濕、滲透的有關(guān)理論、測試等問題作較為全面的討論。

第七十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日四、接觸角和潤濕方程1、液體與固體的界面接觸有四種情況其中θ：在固、液、氣三相交界處，自固一液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣一液界面的夾角，稱接觸角。第七十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、潤濕方程以部分潤濕為例如圖6-2：

rlg:液—?dú)饨缑鎻埩Α?/p>

rsg:固—?dú)饨缑鎻埩Α?/p>

rsl:固一液界面張力。處于平衡時(shí)：三力的合力應(yīng)為零。第七十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1、分子結(jié)構(gòu)的影響。（1）疏水基。①直鏈烷基表面活性劑：親水基的末端，C8~12潤濕性最佳。②相同的親水基，碳鏈↑，HLB↓，HLB∣7～15潤濕性最好。③直鏈烷基苯磺酸鈉，純品潤濕性最佳，實(shí)際上碳原子數(shù)在9～16時(shí)也是有效的潤濕劑，但濃度需在0.001mol/L以上才為有效，碳原子數(shù)低于9時(shí)潤濕性能不佳。④支鏈烷基苯磺酸鈉>直鏈。2-丁基辛基最有效。潤濕劑－拉開粉。第二節(jié)影響潤濕作用的因素第七十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（2）親水基。①親水基在分子中間的潤濕性>處在分子末端的。②引入第二個(gè)親水基。不利于潤濕作用。對于聚氧乙烯型非離子表面活性劑：C7～10時(shí)潤濕性最好，但EO數(shù)不同，潤濕性也不一樣；若以C8，C9為例：EO為10-12，潤濕性最好，EO>12或EO<10潤濕性。2、濃度：（1）濃度小于臨界濃度時(shí)，lgc與lgt呈線性。Lgt＝A+Blgc[C<1,lgc<0,當(dāng)c↑,lgc↓,t↓,潤濕性↑]第七十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日原因：濃度<cmc時(shí),表面活性劑單分子定向吸附于界面,c升至cmc時(shí)，達(dá)飽和吸附，γ降至最低值，增進(jìn)潤濕性能.(2)濃度大于臨界濃度時(shí)，呈非線性。原因:單分子在溶液中形成膠束,作為潤濕劑,表面活性劑濃度不宜過高,在cmc以下或略高于cmc即可。3、溫度。一般：T↑，潤濕性↑，但隨具體潤濕劑而定。聚氧乙烯型非離子表面活性劑，T接近濁點(diǎn)時(shí)，潤濕性最佳。第七十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、添加劑（無機(jī)電解質(zhì)）對離子型表面活性劑的潤濕性有影響。添加可以降低表面活性劑溶液表面張力的電解質(zhì)：Na2SO4,NaCl,KCl,等?？梢蕴岣弑砻婊钚詣┑臐櫇窳?。六、潤濕劑、滲透劑。能促使最快吸附到界面而潤濕的表面活性劑才是最好的潤濕劑。使用滲透劑時(shí)必須考慮到溶液的pH值以及無機(jī)鹽的含量，否則會(huì)影響滲透劑的溶解度。七、防水劑、防油劑、防污和易去污劑。第七十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日織物要達(dá)到拒水的目的，，至少應(yīng)達(dá)到90度，↑，拒水效果↑。

↓防油：類似防水，織物通過油類液體而不被潤濕，稱此植物具有防油性或拒油性。防污包括防油污，易去污，抗靜電。第七十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第三節(jié)

乳化和分散作用復(fù)習(xí)：潤濕、滲透作用。導(dǎo)入：1、乳化作用：兩種互不相溶的液體，其中一相以微滴狀分散于另一相中，這種作用稱為乳化作用。2、分散作用：兩種互不相溶的液體，其中一相以微粒狀固體均勻分散于另一液相中，這種作用稱為分散作用。3、起乳化、分散作用的表面活性劑分別稱乳化劑、分散劑。4、乳化作用形成的溶液稱乳狀液，而分散作用形成的溶液稱懸浮液。第八十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日乳狀液和懸浮體廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、染整工業(yè)中，如：棉布精練時(shí)，皂化的脂肪蠟質(zhì)，均需乳化去除；紡織品凈洗時(shí)，油污等不溶性污垢也需經(jīng)乳化去除；羊脂羊汗的去除，也需要乳化作用，涂料染色和印花用粘合劑為高分子聚合物乳液。后整理中，如親水、拒水防水、防油、易去污、抗靜電、柔軟等整理劑大都采用乳狀液。分散燃料染色時(shí)，染液則是分散體系。第八十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日一、乳狀液定義。

1、舉例：牛奶是一種常見的乳狀液；高分子工業(yè)中的乳液聚合；油漆、涂料工業(yè)的乳膠；化妝品工業(yè)的膏、霜。機(jī)械工業(yè)的高速切削（產(chǎn)熱）冷卻滑潤液。油井噴出的原油。農(nóng)業(yè)上殺蟲用的噴灑藥液：印染工業(yè)用的色漿等。

2、乳狀液的概念：兩種互不相溶的液體中，一種液體以微滴狀分散于另一種液體中，所形成的多相分散體系，稱為乳狀液。第八十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、組成：乳狀液中，以微小液珠存在的一相稱分散相（內(nèi)相，不連續(xù)相），把連成一片的另一相稱為分散介質(zhì)。（外相、連續(xù)相）。常見的乳狀液一般一相是水或水溶液（“水”相），另一相與水不相溶的有機(jī)相（“油”相）非極性的。4、分類：（1）內(nèi)相為水，外相為油—油包水型（W/O）用油稀釋。（2）內(nèi)相為油，外相為水—水包油型（O/W）牛奶，可用水稀釋。（3）多重型[O（W/O）/W]第八十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、乳狀液的性質(zhì)。1、外觀和液珠大小。一般乳狀液外觀常呈乳白色不透明液體；從乳狀液外觀大體判斷內(nèi)相液珠的大小。P153表7-12、光學(xué)性質(zhì)。反射：內(nèi)相液珠直徑>入射光波長。透射：………………<…………….。散射：……………..略<……………。折射：液球本身透明。彩色乳狀液是由于分散相與分散介質(zhì)色散率不同。第八十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、粘度。阻止或妨礙物體分子流動(dòng)的因素，稱為粘度，粘度越大，流體流動(dòng)性越差。決定乳狀粘度的因素為外相粘度；內(nèi)相粘度；液膜及乳化劑；液珠大小及分布；電荷效應(yīng)；雙電層。4、電性質(zhì)。電導(dǎo)（電導(dǎo)率已講過），主要取決于乳液的外相。O/W優(yōu)于W/O。根據(jù)乳液的電導(dǎo)可研究乳狀液破乳及轉(zhuǎn)相變型。三、乳狀液的穩(wěn)定性。兩種純的、互不相溶的液體不能形成穩(wěn)定的乳狀液，即使分層也很難分清內(nèi)相和外相，若要得內(nèi)外相分明的穩(wěn)定乳狀液，加入乳化劑。第八十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1、乳狀液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。若加入乳化劑后的穩(wěn)定狀態(tài)也是動(dòng)態(tài)或相對穩(wěn)定、暫時(shí)穩(wěn)定。不穩(wěn)定性包括：（1）沉降或乳析：由于油和水的密度不同，在重力場下乳狀液液珠將受到一個(gè)凈力的作用，產(chǎn)生向上（O/W型）或向下（W/O型）的運(yùn)動(dòng)，稱沉降或乳析。（2）絮凝：分散相質(zhì)點(diǎn)相互靠近聚集成團(tuán)，成為一個(gè)更大的獨(dú)立立運(yùn)動(dòng)的“質(zhì)點(diǎn)”，但小質(zhì)點(diǎn)仍有邊界—聚結(jié)。（3）聚結(jié)：小質(zhì)點(diǎn)邊界消失。（4）轉(zhuǎn)相：乳狀液自O(shè)/W型—W/O型或相反的過程。第八十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、乳化劑的穩(wěn)定作用。界面積影響大，所以應(yīng)從界面著手。（1）降低兩相間的表面張力。選擇友誼的表面活性劑作乳化劑是形成穩(wěn)定乳狀液的首要條件。3、提高界面膜的物理性質(zhì)。O/W中加入乳化劑界面張力在界面發(fā)生吸附—界面膜。界面膜強(qiáng)度大，乳液穩(wěn)定性好，所以要界面膜強(qiáng)度、韌性。4、提高界面電荷。界面膜是乳液穩(wěn)定性的最重要因素，因此界面膜強(qiáng)度和韌性就好了。第八十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日對離子型表面活性劑，可增強(qiáng)電荷乳液穩(wěn)定性。所以為獲得穩(wěn)定體系，除選擇乳化能力較強(qiáng)的乳化劑及確定最佳配比外，還應(yīng)采取如下措施。四、乳狀液分層、變型和破乳。乳狀液的不穩(wěn)定性有三種方式：分層、變型、破乳。1、分層：未真正破壞乳液，將原乳狀液分為兩個(gè)乳狀液，一層中分散相比原乳液多，另一相則分散介質(zhì)比原乳液多，若液珠變大—破乳。如牛奶分層：上層為奶油，分散相明顯增加，占3.5%，下層乳液分散相8%。第八十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、變型。W/O型和O/W型發(fā)生的相互轉(zhuǎn)換。（即分散相和分散介質(zhì)的轉(zhuǎn)化）。因素：（1）乳化劑：若乳化劑親水性大，O/W型。疏水性大，W/O型。在一定溫度下，乳化劑在水和油相中的溶解度之比稱分配系數(shù)，分配系數(shù)，O/W型。（2）相體積。理想化的，分散相體積占74.02%，若超過則轉(zhuǎn)型。（3）容器：

第八十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

一般親水性強(qiáng)的容器壁，O/W型。P167表7-4。（4）溫度和電解質(zhì)。變型溫度：變型時(shí)的溫度；O/W→W/O。3、

破乳<界面膜破壞>使乳狀液兩相完全分離，兩步:（1）分散相液珠聚集成團(tuán),但液珠仍獨(dú)立，可以在分散，絮聚，可逆。（2）聚集的液滴相互合并成大液珠,最后聚沉分離,聚結(jié)，不可逆。破乳的方法：(1)加熱，加速絮聚和聚結(jié)(T)(2)電沉降：W/O破乳第九十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日(3)過濾：分離油和水

(4)加入破乳劑,改變?nèi)橐旱慕缑嫘再|(zhì),_不穩(wěn)定體系而破乳。五、微乳狀液。1、概念：分散相質(zhì)點(diǎn)很小，一般在10~100nm之間的液/液分散體系，其外觀是透明的，制備微乳狀液除加乳化劑外，還加入助表面活性劑。2、與普通乳狀液的區(qū)別。熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，不易破乳。低粘度。

第九十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、

類型。W/O型O/W型六、乳狀液的制備：要制備乳狀液，除選好乳化劑外，還要注意乳狀液的制備方式。一般工業(yè)上廣泛采用的是分散法，大致分為轉(zhuǎn)相乳化、自然乳化和機(jī)械乳化法三種。七、懸浮液。1、

顏料在水中的分散。陶土在水中的分散。2、

定義：一相以微粒狀固體均勻分布于另一相中，所形成的分散體系，稱懸浮液。第九十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、組成：微粒狀固體：分散相，不連續(xù)相。另一相：分散介質(zhì)，連續(xù)相。4、分散體系（懸浮液）是熱力學(xué)不穩(wěn)定的：凝聚，（體系能量）5、表面活性劑的分散作用：（1）

固體粒子的潤濕。（2）

粒子的分散或破裂。（3）

組織粒子的重新凝聚。

6、分散劑：第九十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日作業(yè)：1、什么是潤濕作用？2、楊氏方程的表示式，并寫出接觸角與潤飾性能的關(guān)系？3、什么是乳狀液，舉兩例？什么是懸浮液？

選擇乳化劑考慮的因素？

乳化劑的穩(wěn)定作用是什么？第九十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1、定義：在溶劑中完全不溶或者微溶的物質(zhì)，借助于添加表面活性劑而得到溶解，（成為熱力學(xué)上穩(wěn)定的溶液），這種現(xiàn)象稱為增溶作用。被增溶的物質(zhì)稱為增溶溶解度。表面活性劑《溶液》稱為增溶劑。2、增溶作用的特點(diǎn)：（1）熱力學(xué)穩(wěn)定體系。（均相體系）區(qū)別于乳化、分散體系（熱力學(xué)不穩(wěn)定的多相分散體系）第四節(jié)增溶作用（加溶作用）第九十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（2）表面活性劑濃度<cmc，不溶物的溶解度不變；濃度達(dá)到cmc以上，則溶解度增加。表面活性劑的濃度在cmc以上時(shí)，增溶溶解度在溶劑中所增加溶解的部分。（3）增溶的“溶解”不同于一般的溶解。四種方式：a飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及其他不易極化的化合物等增溶溶解質(zhì)進(jìn)入膠束中心部分的增溶模型。第九十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日b較長碳鏈的極性分子，如長碳鏈醇、胺等，增溶于膠束“柵欄”之中。c某些小的極性分子，不容于水，也不溶于非極性碳?xì)浠衔?，增溶時(shí)吸附于膠束表面。d在聚氧乙烯類非離子型表面活性劑中，芳香烴類非離子染料和極性小的分子增溶于聚氧乙烯膠束的外殼中。某些增溶溶解質(zhì)溶解于聚氧乙烯鏈層之間。3、應(yīng)用。

如日化工業(yè)，利用增溶作用生產(chǎn)化妝水和水溶性潤發(fā)膏。洗滌作用中，利用增溶作用去除油污。第九十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日4、影響增溶作用的因素。（1）增溶劑：表面活性劑。（2）增溶溶解度。（3）溫度。（4）無機(jī)鹽添加劑。第九十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第五節(jié)洗滌作用洗滌就是從浸在某種介質(zhì)（一般為水）中的固體表面除去異物或污垢的過程。一、洗滌作用的基本過程(一）污垢

1、概念：吸附于基質(zhì)（織物）表面、內(nèi)部，可改變清潔表面外觀及質(zhì)感特性的，不受人們歡迎的物質(zhì)。第九十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

2、分類：從污垢性質(zhì)、狀態(tài)分：①油性污垢：動(dòng)植物油、礦物油等油物②固體污垢：塵埃、鐵銹、煙塵③特殊污垢：從人體分泌物、皮屑、汗、血跡……（二）洗滌的基本過程1、污垢與纖維的結(jié)合力：①化學(xué)結(jié)合：氫鍵、離子鍵、范德華力②靜點(diǎn)力結(jié)合：相反電荷吸引，纖維吸引Fe3+、Mg2+③機(jī)械結(jié)合：塵土在纖維上，由于塵土尺寸小，難去除第一百頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日④油性結(jié)合：油污滴到衣服上，纖維的疏水鏈中2、纖維織物去污的大致過程①吸附：洗滌劑在界面的吸附②潤濕與滲透：使洗滌劑滲透入污垢與纖維之間，降低兩者結(jié)合力③污垢的脫落：由于和污垢與纖維結(jié)合力④污垢的乳化分散與穩(wěn)定：脫落的污垢在洗滌液中乳化，分散或在膠團(tuán)紅增溶，形成穩(wěn)定體系，不再吸附于纖維上。⑤通過漂洗將污垢從洗滌系統(tǒng)中排出第一百零一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日整個(gè)過程的示意圖

物體.污垢＋洗滌劑物體.洗滌劑＋污垢.洗滌劑

物體＋洗滌劑第一百零二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

2、舉例以親水性纖維為例，則其去除污垢的過程大致可分為：（1）洗滌劑的界面吸附（2）污垢的潤濕和滲透，使洗滌劑滲透至污垢與纖維之間。（3）由于表面張力的降低及污垢與纖維結(jié)合力的減弱，使污垢從纖維上脫落。（4）脫落的污垢在介質(zhì)中乳化分散成穩(wěn)定體系，并進(jìn)入洗滌劑的膠束中。第一百零三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、影響因素（1）基質(zhì)，如織物或纖維本身，包括性質(zhì)、表面形狀、結(jié)構(gòu)等。如親水性或疏水性纖維，纖維截面、紗支、捻度、織物組織結(jié)構(gòu)等。（2）污垢性能及污垢量。（3）洗滌方法，包括介質(zhì)、洗滌劑種類和濃度，添加劑種類和濃度，洗滌條件，外界作用力等。第一百零四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、洗滌作用原理1、油性污垢（1）卷縮機(jī)理（重點(diǎn)）液體油污原來以鋪展的方式存在于物品表面。洗滌劑潤濕物品時(shí)，油污開始卷與織物接觸面變小，最后變成油污因機(jī)械作用或漂洗離開織物表面。如圖9-1和9-2

第一百零五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第一百零六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（2）乳化機(jī)理（3）溶解機(jī)理2、固體污垢