表面活性劑課程

表面活性劑課程第1頁/共204頁2.1.1什么是表面活性劑

溶質(zhì)的濃度對溶劑表面張力的影響有三種：1）物質(zhì)的加入會使溶劑表面張力略微升高，屬于此類物質(zhì)的強電解質(zhì)有無機鹽、酸、堿等；2）物質(zhì)的加入會使溶劑的表面張力逐漸下降，如低碳醇、羧酸等有機化合物；3）物質(zhì)少量加入就會使溶劑表面張力急劇下降，但降到一定程度后，就變得很慢或幾乎不下降。2.1表面活性劑概述第2頁/共204頁像第三類物質(zhì)那樣，加入很少量就能大大降低溶劑的表面張力，使表面呈現(xiàn)活性狀態(tài)的物質(zhì)稱為表面活性劑。第二類物質(zhì)和第三類物質(zhì)的區(qū)別？在于能否形成膠束。這是表面活性劑用作乳化劑、起泡劑、潤濕劑等的原因。

2.1表面活性劑概述第3頁/共204頁表面活性劑一詞來自英文Surfactant。它實際上是短語Surface（表面）

Active（活性）

Agent（添加劑）的縮合詞。表面活性劑是這樣一種物質(zhì)，它活躍于表面和界面上，具有極高的降低表、界面張力的能力和效率。兩個特性：1.在各種界面上的定向吸附；2.溶液內(nèi)部形成膠束，從而具有一系列應用功能。2.1表面活性劑概述第4頁/共204頁2.1.2表面活性劑分子的結(jié)構特點表面活性劑分子有兩種不同性質(zhì)的基團所組成，一種是非極性的親油基團，另一種是極性的親水基團。2.1表面活性劑概述第5頁/共204頁第6頁/共204頁不同碳鏈長度的脂肪酸鈉

對石蠟-水界面張力的影響（30℃）2.1表面活性劑概述第7頁/共204頁1）7碳原子以下，降低表面張力不明顯2）8~20個碳原子時，脂肪酸鈉鹽呈現(xiàn)明顯的表面活性。當親油基為直鏈或支鏈烷烴，8~20個碳原子時為合適；當親油基為烷基酚或苯基，8~16個碳原子時為宜；若親油基為烷基萘基，則烷基數(shù)為2個，每個烷基碳原子在3個以上。2.1表面活性劑概述第8頁/共204頁世界表面活性劑工業(yè)的發(fā)展狀況品種6000多種，商品牌號上萬種；年產(chǎn)量接近1500萬噸；年增長率3%左右；品種上，以陰離子表面活性劑為主，其次是非離子表面活性劑，陽離子和兩性表面活性劑的消費量最少；發(fā)達國家表面活性劑品種向?qū)Ｓ眯?、功能性高度發(fā)展2.1表面活性劑概述第9頁/共204頁我國表面活性劑工業(yè)的現(xiàn)狀發(fā)展始于20世紀50年代末60年代初；品種2000多種，品種少，產(chǎn)量低；人均消費水平低；產(chǎn)品結(jié)構上，高檔次表面活性劑品種匱乏；工業(yè)表面活性劑占總量比例較低；2.1表面活性劑概述第10頁/共204頁2.2表面活性劑的分類1.按親水基類型：根據(jù)表面活性劑溶于水中能否解離,解離成何種離子進行分類。(a)表面活性劑溶于水能電離生成離子的，為離子型表面活性劑（陰離子、陽離子和兩性表面活性劑）。(b)不能電離的叫非離子型表面活性劑。2.按分子量大?。海╝）低分子量表面活性劑：1000以下；（b）中高分子量表面活性劑：1000以上；（C）高分子表面活性劑：10000以上。第11頁/共204頁2.2表面活性劑的分類3.按工業(yè)用途分類：

滲透劑、潤濕劑、乳化劑、分散劑、起泡劑、消泡劑、凈洗劑、殺菌劑、勻染劑、緩染劑、柔軟劑、平滑劑、抗靜電劑、防銹劑等。第12頁/共204頁（1）羧酸鹽類通式RCOOˉM+,R為長烴鏈，M＋為金屬離子。俗稱肥皂，以油脂與堿皂化制造。2.3陰離子表面活性劑第13頁/共204頁（2）硫酸酯鹽類

通式為R-OSO3M，以高級脂肪醇與硫酸酯化劑酯化制備。典型代表十二烷基硫酸酯鈉鹽，良好的乳化、發(fā)泡性能。但是因為C與O相連，耐熱性差，在酸性介質(zhì)中水解，2.3陰離子表面活性劑第14頁/共204頁（3）磺酸鹽一般以R－SO3Na表示，C與S相連，在酸性介質(zhì)中不水解，耐熱性好。

烷基苯磺酸鈉

烷基萘磺酸鈉：十二烷基苯磺酸鈉，洗衣粉的主要原料

2.3陰離子表面活性劑第15頁/共204頁4）磷酸酯鹽類

一般式ROPO3Na2和（RO）2PO2Na單酯鹽雙酯鹽性質(zhì)與硫酸酯鹽相近，抗電解質(zhì)、硬化能力較強，洗凈能力好，為低泡性表面活性劑?？勺鳛閮粝磩櫇駝⑷榛瘎?、抗靜電劑和抗蝕劑。缺點：污染環(huán)境、影響水質(zhì)2.3陰離子表面活性劑第16頁/共204頁分為兩類：（1）胺鹽類表面活性劑，可由高級胺(C12-18，伯、仲、叔）用鹽酸或醋酸處理而得：2.4陽離子表面活性劑第17頁/共204頁或由高級胺用與環(huán)氧乙烷反應制備：2.4陽離子表面活性劑第18頁/共204頁(2)季銨鹽類由叔胺與烷基化劑銨化制得:烷基三甲基季銨鹽:加熱加壓2.4陽離子表面活性劑第19頁/共204頁烷基二甲基芐基氯化銨:2.4陽離子表面活性劑第20頁/共204頁陽離子表面活性劑的特點(1)殺菌作用(2)易吸附在固體表面（用于礦物浮選、織物柔順劑、抗靜電劑等）2.4陽離子表面活性劑第21頁/共204頁Antimicrobialmechanism

A.Kawabata,etal.CarbohydratePolymers67(2007),375-389

(1)Bacterialmembraneisstabilizedbysodiumandpotassiumionsandphospholipids;(2)Cationicpolymerreplacemetalionsandbindstoacidicphospholipids;(3)Cationicpolymerinducesaphospholipidsphaseseparation;(4)Destabilizedzonesaggregateandleadingtoadamageofmembrane.Theleakageofinnercomponentsfinallyleadstothedeathofthecells.第22頁/共204頁

AFMimagesofE.coli(ATCC11229)UntreatedE.coliE.colitreated2.4陽離子表面活性劑第23頁/共204頁兩性表面活性劑分子中同時具有可電離的陽離子和陰離子。陽離子部分都是由銨鹽或季胺鹽做親水基，而陰離子部分可以是羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽等。其中陰離子為羧基、陽離子為胺鹽的叫氨基酸型兩性表面活性劑，通式為:

RNHCH2CH2COOM例如十二烷基氨基丙酸鈉鹽

C12H25NHCH2CH2COONa2.5兩性表面活性劑第24頁/共204頁由季胺鹽構成陽離子部分的叫甜菜堿型兩性表面活性劑。通式：其中R=C12~C182.5兩性表面活性劑第25頁/共204頁兩性表面活性劑在水中電離時，因同時存在兩種電荷，因此有一個等電點pI；溶液的pH值低于pI

時，是陽荷性，具有陽離子表面活性劑作用；當pH

高于pI

時，呈負電性，具有陰離子表面活性劑的作用。在等電點附近時則呈非離子型表面活性劑性質(zhì)。2.5兩性表面活性劑C12H25NHCH2CH2COONa第26頁/共204頁兩性表面活性劑特點：水溶性好，發(fā)泡能力強，去污力強；毒性低，對皮膚刺激性小，有良好的生物降解性和抗微生物能力，優(yōu)良的抗靜電性和柔軟平滑性，與其它表面活性劑相容性好。但是價格較貴。2.5兩性表面活性劑第27頁/共204頁親水基為羥基－OH和醚鍵－O－由于親水性較弱，必須由幾個羥基或醚鍵才能發(fā)揮親水作用，與只有一個親水基團的陰離子或陽離子表面活性劑不同。特點：溶液中不呈離子態(tài)，所以穩(wěn)定性高，不受強電解質(zhì)和酸堿的影響，與其它類型的表面活性劑相容性好，也不易在固體表面富集。2.6非離子表面活性劑第28頁/共204頁非離子型表面活性劑按親水基分類，有聚乙二醇型和多元醇型，兩者性能和用途有較大差異。（1）聚乙二醇型非離子表面活性劑

1）高級脂肪醇與環(huán)氧乙烷加成物

所用脂肪醇有：月桂醇、十六醇、油醇、鯨蠟醇等2.6非離子表面活性劑第29頁/共204頁2）烷基酚和環(huán)氧乙烷的加成物所用烷基酚有：壬基酚、辛基酚、辛基甲酚等3）脂肪酸與環(huán)氧乙烷的加成物

所用脂肪酸有：硬脂酸、月桂酸、油酸等2.6非離子表面活性劑第30頁/共204頁4）高級脂肪胺和脂肪酰胺的環(huán)氧乙烷加成物

2.6非離子表面活性劑第31頁/共204頁5）聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物

親水基 憎水基 親水基聚醚型非離子表面活性劑分子量可達幾千，可作為低泡洗滌劑、乳化分散劑、消泡劑等甲基空間阻礙，不易形成氫鍵2.6非離子表面活性劑第32頁/共204頁聚乙二醇的醚鍵為何具有親水性？2.6非離子表面活性劑第33頁/共204頁（2）多元醇型非離子型表面活性劑

主要親水基是多元醇類、氨基醇類、糖類等.2.6非離子表面活性劑第34頁/共204頁

山梨醇失水山梨醇2.6非離子表面活性劑第35頁/共204頁失水山梨醇與不同高級脂肪酸酯化得到的表面活性劑叫“司盤”(SPAN).

由于自身不溶于水，需與其它水溶性表面活性劑復合使用。斯盤與環(huán)氧乙烷加成的產(chǎn)物叫“吐溫”（TWEEN）。吐溫-20，40，60，80…，兩種著名的非離子表面活性劑吐溫-60為硬脂酸酯；吐溫-80為油酸酯；吐溫-20為月桂酸酯2.6非離子表面活性劑第36頁/共204頁高分子表面活性劑含氟、硅表面活性劑冠醚類大環(huán)化合物雙子（Gemini）表面活性劑

2.7其它表面活性劑第37頁/共204頁高分子表面活性劑：

通常指分子量在10000以上的表面活性劑?？煞譃樘烊坏摹⑻烊晃镔|(zhì)改性的和合成的三類。天然及改性的，如淀粉、羥甲基淀粉、羥乙基淀粉、丙烯睛接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉、羥甲基纖維素等等。合成高分子表面活性劑：陰離子型、陽離子型、非離子型和兩親型。2.7其它表面活性劑第38頁/共204頁非離子型：如環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷聚合的聚醚型表面活性劑，聚氧乙烯烷基酚醚甲醛縮合物2.7其它表面活性劑第39頁/共204頁陰離子型高分子表面活性劑苯乙烯-馬來酸酐的共聚物，將酸酐基團部分酯化和堿中和后，得到陰離子型的高分子表面活性劑；苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物，將羧基部分酯化、部分中和后，也得到相應的陰離子型高分子表面活性劑。2.7其它表面活性劑第40頁/共204頁陽離子型高分子表面活性劑將聚4-乙烯基吡啶用C12H25Br季銨化，就得到陽離子型高分子表面活性劑。2.7其它表面活性劑第41頁/共204頁兩親型高分子表面活性劑2.7其它表面活性劑第42頁/共204頁高分子表面活性劑一般不具備低分子表面活性劑在水溶液中形成膠束的性質(zhì)。這可能是由于高分子表面活性劑分子大，鏈較長，分子內(nèi)或分子間的纏繞使其很難按一定的順序整齊排列。2.7其它表面活性劑第43頁/共204頁分散性和絮凝性

由于高分子表面活性劑在各種表面、界面上有很好的吸附作用，因而分散性、凝聚性和增溶性均較好。除了被稱為聚合物表面活性劑或表面活性劑外，當作分散穩(wěn)定劑時，這些兩親性聚合物還被稱為乳化劑、洗滌劑或分散劑；當用于控制膠乳變性時，被稱為增稠劑；當用于不相容聚合物的混合時，它們被稱為增容劑。

2.7其它表面活性劑第44頁/共204頁增稠性①利用其水溶液本身的高黏度，提高別的水性體系的黏度；②水溶性聚合物可和水中其他物質(zhì)如小分子填料、高分子助劑等發(fā)生作用，形成化學或物理結(jié)合體，導致黏度的增加。后一種作用往往具有更強的增稠效果。一般作為增稠劑使用的高分子應有較高的相對分子質(zhì)量，如聚氧乙烯作為增稠劑時，相對分子質(zhì)量應在250萬左右。常用的增稠劑有酪素、明膠、羥甲基纖維素、聚氧乙烯、硬脂酸聚乙二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮、脂肪胺聚氧乙烯、陽離子淀粉等。

2.7其它表面活性劑第45頁/共204頁（2）含氟表面活性劑：將碳氫表面活性劑分子鏈中的氫原子部分或全部用氟原子取代，就成為碳氟表面活性劑。碳氟表面活性劑的特性：“三高”、“兩憎”即高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性、高化學穩(wěn)定性；既憎水又憎油。最低表面張力可達到20mN/m以下，甚至到15mN/m左右。其水溶液可在烴油表面鋪展。碳氟表面活性劑有很高的耐熱性，如固態(tài)的全氟烷基磺酸鉀，加熱到420℃以上才開始分解，因而可在300℃以上的溫度下使用。可抵抗強氧化劑、強酸和強堿的作用，而且在這種溶液中仍能保持良好的表面活性。2.7其它表面活性劑第46頁/共204頁（3）含硅表面活性劑：疏水基為全甲基化的Si-O-Si、Si-C-Si或Si-Si主干的一類特種表面活性劑。特性：（1）很高的表面活性；（2）在水溶液和非水溶液中都有表面活性；（3）對低能表面有優(yōu)異的潤濕能力；（4）具有優(yōu)異的消泡能力；（5）很高的熱穩(wěn)定性；（6）無毒，不會刺激皮膚；（7）屬于高分子表面活性劑2.7其它表面活性劑第47頁/共204頁3.冠醚類大環(huán)化合物非離子型與金屬離子形成配合物，陽離子型2.7其它表面活性劑第48頁/共204頁相轉(zhuǎn)移催化水相界面有機相陽離子冠醚的金屬絡合物Q+X-的負電荷部分X-，在水溶液中和其他陰離子Y-交換后，溶于含有反應試劑的RX有機相中，與RX反應生成RY，本身復原為Q+X-，同時再進入水相。反復循環(huán)，起到催化作用。2.7其它表面活性劑第49頁/共204頁2.7其它表面活性劑環(huán)糊精（α,β,γ)杯芳烴可由苯酚類衍生物與甲醛縮合而得第50頁/共204頁AC[8]的藥物釋放實驗11/45VariationofparticlesizewithpHforamphotericcalix[8]areneaqueoussolution

第51頁/共204頁AC[8]的藥物釋放實驗ModelofpH-triggereddrugloadingandreleasingprocedure11/45第52頁/共204頁雙子表面活性劑（Gemini）兩個或兩個以上相同或幾乎相同的兩親分子，在其頭基或靠近頭基處由連接基團通過化學鍵連接在一起構成。兩種類型：（1）連接基團直接連接在兩個親水基上；（2）連接基團在非?？拷H水基的地方連接兩條疏水基。2.7其它表面活性劑頭靠頭肩并肩第53頁/共204頁第54頁/共204頁第55頁/共204頁第56頁/共204頁第57頁/共204頁第58頁/共204頁第59頁/共204頁第60頁/共204頁第61頁/共204頁第62頁/共204頁第63頁/共204頁第64頁/共204頁第65頁/共204頁第66頁/共204頁第67頁/共204頁表面活性劑的溶解度Krafft溫度

離子型表面活性劑的溶解度隨溫度變化的特點是在足夠低的溫度下，溶解度隨溫度升高而慢慢增大，當溫度達到某一定值后，溶解度會突然增大。

稱為Krafft現(xiàn)象。溶解度開始突然增大的溫度叫Krafft溫度,也叫K.P點.離子型表面活性劑的溶解度曲線及K.P點2.8表面活性劑的表面物理化學性能第68頁/共204頁在同系物中，烴鏈越長，K.P點越高，CMC值越小。圖5-11烷基硫酸鈉烴鏈長度與K.P點之間的關系2.8表面活性劑的表面物理化學性能第69頁/共204頁

陽離子型表面活性劑溶解度與溫度關系，1，2，3分別為:14-烷基三甲基溴化銨，16-烷基三甲基溴化銨，18-烷基三甲基溴化銨2.8表面活性劑的表面物理化學性能第70頁/共204頁

濁點非離子型表面活性劑溶液的溶解度隨溫度升高而下降，當溫度升到一定值時，溶液突然變成混濁，此時的溫度成為濁點，即C.P值。當溫度上升時，氫鍵被削弱，升到一定溫度，氫鍵斷裂，表面活性劑從溶液中析出，使溶液突然變濁。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第71頁/共204頁圖5-13聚氧乙烯型非離子表面活性劑對具有相同極性劑的同系物，烴鏈較短者具有較高的濁點；如果烴鏈長度相同，則濁點隨氧乙烯基團數(shù)n的增高而升高。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第72頁/共204頁化學穩(wěn)定性在所有的表面活性劑中，凡含有酯基的，在強酸及強堿中都易發(fā)生水解，最不穩(wěn)定；以醚鍵結(jié)合的，最為穩(wěn)定。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第73頁/共204頁酸堿穩(wěn)定性陰離子表面活性劑強酸中不穩(wěn)定，堿性溶液中穩(wěn)定陽離子表面活性劑胺鹽類在堿中不穩(wěn)定，但較耐酸；而季銨鹽在酸堿中均較穩(wěn)定兩性表面活性劑隨pH值不同穩(wěn)定性不同；在等電點的pH時,容易生成內(nèi)鹽而沉淀析出非離子表面活性劑較穩(wěn)定酸堿穩(wěn)定性2.8表面活性劑的表面物理化學性能第74頁/共204頁

電解質(zhì)穩(wěn)定性離子型表面活性劑比較容易從無機鹽中鹽析而沉淀出來。特別是多價金屬離子對陰離子型表面活性劑影響更大，易作用形成不溶或難溶的鹽。如Ca2+，Mg2+，Al3+等與羧酸鹽類表面活性劑結(jié)合形成不溶于水的金屬皂。非離子型表面活性劑較穩(wěn)定電解質(zhì)穩(wěn)定性2.8表面活性劑的表面物理化學性能第75頁/共204頁表面活性劑的安全性和溫和性2.8表面活性劑的表面物理化學性能第76頁/共204頁毒性分級大鼠經(jīng)口LD50（mg/Kg)6只大鼠吸入4小時，死亡2-4只的濃度（ppm）兔經(jīng)皮LD50（mg/Kg）對人可能致死的估計量g/Kg總量（g/60Kg）劇毒<1<10<5<0.050.1高毒1~10~5~0.05~3中等毒50~100~44~0.5~30低毒500~1000~350~5~250實際無毒5000~10000~2180~>15>1000外源化合物急性毒性分級（WHO）1.毒性：口服毒性：急性、亞急性、慢性。急性毒性大小，一般以半致死量，LD50表示，即指使一群受試動物中毒死一半所需的最低劑量（mg/Kg）。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第77頁/共204頁表面活性劑對黑鼠的經(jīng)口服急性毒性LD50陽離子表面活性劑有較高毒性，陰離子型居中，非離子型和兩性表面活性劑毒性普遍較低，相對比較安全。對照例：乙醇的LD50為6.67g/Kg。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第78頁/共204頁2.溶血性

藥物注射液或營養(yǎng)注射液常用非離子表面活性劑作為增溶劑、乳化劑或懸浮劑，對于一次注射量較大的場合，特別是靜脈注射時，表面活性劑的溶血性必須引起足夠的重視。陰離子型表面活性劑的溶血性最大，一般不在注射液中使用；陽離子表面活性劑的溶血性次之；非離子表面活性劑的溶血性最小。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第79頁/共204頁（1）表面活性劑類型對皮膚刺激性：陽離子表面活性劑>陰離子表面活性劑，兩性表面活性劑>非離子表面活性劑（2）分子量

小分子表面活性劑容易經(jīng)皮膚滲透，對皮膚刺激性大；大分子表面活性劑不易發(fā)生皮膚滲透，且由于分子的纏結(jié)等影響，使極性基團和疏水支鏈難以與皮膚和毛發(fā)直接、強烈作用，因而比較溫和。所以，化妝品、個人衛(wèi)生用品所用的表面活性劑有向大分子方向發(fā)展的趨勢，或者是對天然高分子進行改性。3.表面活性劑的溫和性（刺激性）2.8表面活性劑的表面物理化學性能第80頁/共204頁（3）疏水基鏈長疏水基鏈越長，分支化程度越小，表活性劑對人體越溫和。（4）分子內(nèi)引入聚乙二醇（PEG）基團

PEG型非離子表面活性劑無論在對皮膚粘膜或眼粘膜的刺激性方面，都表現(xiàn)得比陰、陽離子型表面活性劑的低。增大分子中的PEG長度，刺激性會進一步降低，即使是在離子型表面活性劑中引入PEG鏈，形成摻合型表面活性劑，也會增大分子的溫和性。如十二烷基硫酸鈉（SDS）中引入PEG形成脂肪醇醚硫酸鹽（AES），就有很好的效果。分子中引入甘油或多元醇也會增加表面活性劑的溫和性。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第81頁/共204頁4.生物降解性1）.陰離子表面活性劑

（1）硫酸鹽類：可被普通的硫酸酯酶水解成硫酸鹽和相應的脂肪醇，并進一步氧化成水和二氧化碳。（2）烷基磺酸鈉：生物降解容易程度：含直鏈的>含支鏈的>端基為三甲基取代的；直鏈烷基苯磺酸鈉中：烷基C6-C12的降解速度>C12的。苯基在末端的伯碳烷基苯磺酸鈉，對位異構體降解速度>鄰位異構體。

因此，商品烷基苯磺酸鈉洗滌劑以對十二烷基苯磺酸鈉為主。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第82頁/共204頁

烷基苯磺酸鈉的生物降解2.8表面活性劑的表面物理化學性能第83頁/共204頁2).非離子型表面活性劑其生物降解包括碳氫鏈和聚環(huán)氧乙烷鏈兩部分。碳氫鏈部分：支鏈的比直鏈的困難，所帶支鏈越多，越不容易降解；聚環(huán)氧乙烷鏈越長，降解越困難；含芳基的生物降解性比僅有脂肪基的降解困難；2.8表面活性劑的表面物理化學性能4.生物降解性第84頁/共204頁圖非離子表面活性劑的生物降解2.8表面活性劑的表面物理化學性能第85頁/共204頁3).陽離子表面活性劑：一般都有比較好的生物降解性。4).兩性表面活性劑：是生物降解性最好的。

對于天然產(chǎn)物，不僅沒有毒性，而且還是一種營養(yǎng)劑，比如卵磷脂。即使是合成的兩性表面活性劑，其生物降解性也很好。2.8表面活性劑的表面物理化學性能4.生物降解性第86頁/共204頁5.親疏平衡值親水-疏水平衡值HLB（Hydrophile-LipophileBalance)的概念。

HLB的大小表示表面活性劑親水親油性的相對大小，HLB值越大，表示該表面活性劑的親水性越強，HLB越低，則親油性或疏水性越強。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第87頁/共204頁石蠟HLB＝0，油酸鉀HLB＝20十二烷基硫酸酯鈉HLB＝40以之為標準：陰離子表面活性劑HLB在1~40之間，非離子表面活性劑的HLB在1~20之間。定義：2.8表面活性劑的表面物理化學性能第88頁/共204頁HLB值范圍與其在水中分散性能

HLB值范圍在水中分散情況

1~4不分散

3~6分散能力不好

6~8乳狀分散液(劇烈振蕩后)8~10乳狀分散液,穩(wěn)定

10~13半透明到透明液體

>13透明液體2.8表面活性劑的表面物理化學性能第89頁/共204頁HLB值范圍及其適當用途HLB值范圍應用HLB范圍應用

1～3消泡劑8～18O/W型乳化劑

3~6W/O型乳化劑

13~15洗滌劑

7~9潤濕劑15~18增溶劑2.8表面活性劑的表面物理化學性能第90頁/共204頁第91頁/共204頁HLB值的確定（1）非離子型HLB值的計算對聚乙二醇和多元醇非離子型表面活性劑:2.8表面活性劑的表面物理化學性能第92頁/共204頁例1：求的HLB值

解：親水基分子量：（CH2CH2O)9=396表面活性劑分子量=616HLB=396/616*100/5=12.862.8表面活性劑的表面物理化學性能第93頁/共204頁對多元醇型脂肪酸酯非離子型表面活性劑:

HLB=20(1-S/A)S為酯的皂化值,A為脂肪酸的酸值.酸值:中和1克樣品所消耗的KOH的毫克數(shù).皂化值:皂化1克樣品所消耗的KOH的毫克數(shù).2.8表面活性劑的表面物理化學性能第94頁/共204頁（2）其他類型表面活性劑HLB值的計算

親水基團H親油基團L

－OSO3Na38.7-CH-0.475

－SO3Na11.0－CH2－0.475

－COONa19.1CH3－0.475

－N（叔胺）9.4=CH-0.475

酯基(失水山梨醇環(huán))6.8-(C3H6O)-0.15

酯基(自由)2.4氧丙烯基－O－1.3-CF2－0.870－OH（失水山梨醇環(huán)）0.5CF3－0.870

－OH（自由）1.9苯環(huán)1.662

－(C2H4O)－0.33

－COOH2.12.8表面活性劑的表面物理化學性能第95頁/共204頁例：求甘油硬硬脂酸單酯的HLB值，已知其皂化值S＝161，酸值A＝198解1：HLB＝20（1－161/198）＝3.8解2：20C：0.475×20＝9.52-OH1.9×2＝3.81個-COO-2.4HLB=3.8+2.4+7-9.5=3.72.8表面活性劑的表面物理化學性能第96頁/共204頁例：求太古油的HLB值

解：疏水基含17個碳，ΣL=17*0.475

親水基：-COOH+-OSO3Na,

ΣH=2.1+38.7

HLB=7+(38.7+2.1)-(17*0.475)=39.72.8表面活性劑的表面物理化學性能第97頁/共204頁HLB值的實驗測定方法

（1）分配系數(shù)法：將水和油（通常用辛烷）放在一起，再加入表面活性劑，當其在油水兩相中達到溶解平衡時，分別測定它在兩相中的濃度：水相中Cw，油相中Co，然后計算HLB值。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第98頁/共204頁HLB值的實驗測定方法（2）溶度估測法常溫下將表面活性劑溶于水中，觀察其在水中的分散狀況可大致估計其HLB值。

HLB值范圍分散情況HLB值范圍分散情況1~4不分散8~10乳狀分散液,穩(wěn)定3~6分散能力不好10~13半透明到透明液體6~8乳狀分散液(劇烈振蕩后)>13透明液體HLB值范圍與其在水中分散性能2.8表面活性劑的表面物理化學性能第99頁/共204頁（3）混合表面活性劑HLB值得計算

mA、mB為混合表面活性劑種A,B組分的質(zhì)量，HLBA,HLBB為A,B組分各自的HLB值。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第100頁/共204頁相轉(zhuǎn)型溫度（PIT)HLB的三個缺點：（1）它沒有考慮到油相與水相本身的性能；（2）它沒有考慮表面活性劑濃度的影響（3）它沒有考慮到溫度及各相體積的影響2.8表面活性劑的表面物理化學性能第101頁/共204頁相轉(zhuǎn)型溫度

(PhaseInversionTemperature)非離子型表面活性劑乳狀液隨著溫度升高,從原來O/W型轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O型的溫度,稱為相轉(zhuǎn)型溫度(PIT),也叫做親水-親油平衡溫度(HLB溫度).2.8表面活性劑的表面物理化學性能第102頁/共204頁PIT的測定可用電導法.越容易溶解非離子表面活性劑的油，其PIT值越低;PIT隨油相性質(zhì)而改變，油相極性越小，PIT越高。PIT與HLB的關系近乎直線，可解釋HLB值大，其親水性強,其PIT越高.2.8表面活性劑的表面物理化學性能第103頁/共204頁臨界膠束濃度CMC臨界膠束濃度（CMC)：使水的表面張力迅速下降至幾乎不變的表面活性劑的濃度。CMC2.8表面活性劑的表面物理化學性能第104頁/共204頁表面活性劑達到形成單分子膜的最低濃度叫臨界膠束濃度（CMC）極稀溶液稀溶液臨界膠束濃度高于臨界膠束濃度第105頁/共204頁

不僅表面張力,表面活性劑溶液的其他性能在CMC范圍均發(fā)生突變。2.8表面活性劑的表面物理化學性能臨界膠束濃度是表面活性劑的一個重要性質(zhì)。CMC越小，形成膠束所需要的濃度越低，也即表面活性劑可在較低濃度下發(fā)揮更大效能。第106頁/共204頁影響CMC的因素:親油因素使CMC下降；親水因素使CMC增加離子型：10-4—10-2mol/L非離子型：10-4mol/L以下2.8表面活性劑的表面物理化學性能第107頁/共204頁（1）疏水基的影響在C8-C16范圍,表面活性劑疏水基烴鏈長度增加會導致CMC下降。表面活性劑的烴鏈上如果有支鏈，則有分支的表面活性劑的CMC值比同碳原子數(shù)的直鏈化合物高得多。烴鏈中有C=C鍵時,比同條件下的C-C的CMC大3-4倍;烴鏈中引入極性基,CMC增大.2.8表面活性劑的表面物理化學性能第108頁/共204頁烴鏈中碳原子數(shù)m與CMC的關系

logCMC=A-BmA,B是與溫度和分子結(jié)構有關的常數(shù)對于離子型同系物，表面活性劑烴鏈每增加一個-CH2-，CMC下降一半；對非離子型表面活性劑，每增加兩個-CH2-，CMC下降至原值的十分之一。如果烴鏈上含一個苯環(huán)，苯環(huán)起到約三個半-CH2-的作用。當烴鏈碳原子數(shù)超過16個，鏈長對CMC的影響減小，鏈長超過18個碳原子，CMC基本不隨碳鏈增加而變化。第109頁/共204頁（2）親水基的影響水溶液中，離子表面活性劑比同烴鏈的非離子表面活性劑的CMC值高得多。極性基位置從末端移到中間,CMC增大;親水鍵增多,CMC增大;聚氧乙烯基數(shù)增多,CMC增大:

LogCMC=A’+nB’A,B是與溫度和疏水基團有關的常數(shù)2.8表面活性劑的表面物理化學性能第110頁/共204頁（3）溫度影響溫度升高，表面活性劑親水基的水合作用下降，CMC下降；另一方面，疏水碳鏈的凝聚力減弱，導致膠束不易形成，CMC上升。離子型，先下降后上升；非離子型，下降。溫度對十二烷基硫酸鈉（1）及C10H21(C2H4O3)H(2)的CMC影響2.8表面活性劑的表面物理化學性能第111頁/共204頁（4）其他影響因素在水溶液中添加電解質(zhì)會導致CMC下降。電解質(zhì)對離子型影響較大，兩性次之，對非離子型影響較小。電解質(zhì)使離子型表面活性劑CMC下降的原因，主要是反電荷離子作用。電解質(zhì)的正離子與陰離子表面活性劑的作用，電解質(zhì)的負離子與陽離子表面活性劑的作用，降低了表面活性劑離子間的相互排斥，因而使CMC值下降。2.8表面活性劑的表面物理化學性能第112頁/共204頁脂肪醇對C11H23COOK水溶液CMC的影響少量有機物的加入會導致CMC很大的變化脂肪醇能降低CMC值是由于它參與膠束的形成，插入膠團外層表面活性劑之間，從而減少它們之間的排斥力，使膠束易于形成。

2.8表面活性劑的表面物理化學性能第113頁/共204頁2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小膠束的結(jié)構離子型表面活性劑膠束呈球形，內(nèi)核為近于液態(tài)的碳氫鏈，內(nèi)核外部為與極性基團相連或相鄰的CH2，周圍有滲入的水分子（已成為膠束的一部分），故與內(nèi)核的CH2不同；再外層由極性基團組成，最外層是與極性基團結(jié)合的反離子和結(jié)合水。在表面之外，還有由反離子組成的擴散層。雙電層的存在，保證了膠束的穩(wěn)定型。第114頁/共204頁水溶液中聚氧乙烯非離子型膠束結(jié)構示意圖其內(nèi)核與離子型表面活性劑一樣，具有與液烴相似的性質(zhì)，其表面由聚氧乙烯和醚鍵氧原子相結(jié)合的水構成，沒有雙電層結(jié)構，其表面厚度往往超過內(nèi)核尺寸2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第115頁/共204頁膠束的形狀球狀2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第116頁/共204頁2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第117頁/共204頁2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第118頁/共204頁膠束的大小

n=Mn/M0

n

為膠束的平均聚集數(shù),Mn為膠束的表觀分子量，M0為表面活性劑的分子量.2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第119頁/共204頁影響膠束分子量的因素:（1）表面活性劑分子結(jié)構的影響（2）電解質(zhì)的影響（3）有機添加劑的影響（4）溫度的影響2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第120頁/共204頁在水溶液中，表面活性劑與溶劑的不相似性越大，則形成膠束的聚集數(shù)也越大。在水溶液中，若表面活性劑的烴鏈增長，膠團的聚集數(shù)n增大。在水溶液中，若表面活性劑的親水鏈段鏈增長，膠團的聚集數(shù)n減小。例如，對聚氧乙烯型非離子表面活性劑，在相同烴鏈長度下，聚氧乙烯鏈增長，聚集數(shù)n減小。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第121頁/共204頁25℃，烷基硫酸鈉的聚集數(shù)n

表面活性劑聚集數(shù)n表面活性劑聚集數(shù)nC6H13SO4Na17C11H23SO4Na52C7H15SO4Na22C12H25SO4Na64C8H17SO4Na27C14H27SO4Na80C9H19SO4Na33C16H33SO4Na100C10H21SO4Na412.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第122頁/共204頁影響膠束分子量的因素:（1）表面活性劑分子結(jié)構的影響（2）電解質(zhì)的影響（3）有機添加劑的影響（4）溫度的影響2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第123頁/共204頁加入電解質(zhì)到離子型表面活性劑溶液中會使膠團的聚集數(shù)增加.電解質(zhì)對聚氧乙烯型非離子表面活性劑膠團聚集數(shù)的影響無一定規(guī)律，有時增加聚集數(shù)，有時減少聚集數(shù)，但總的來說影響不大。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第124頁/共204頁影響膠束分子量的因素:（1）表面活性劑分子結(jié)構的影響（2）電解質(zhì)的影響（3）有機添加劑的影響（4）溫度的影響2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第125頁/共204頁有機添加劑的影響：有機物的加入能使表面活性劑水溶液膠束聚集數(shù)增加

有機添加劑對膠團大小的影響

表面活性劑介質(zhì)聚集數(shù)C10H21O(C2H4O)8CH3水83C10H21O(C2H4O)8CH3水＋2.3%癸烷90C10H21O(C2H4O)8CH3水＋4.9%癸烷105C10H21O(C2H4O)8CH3水＋3.4%癸烷89C10H21O(C2H4O)8CH3水＋8.5%癸烷109C10H21O(C2H4O)8CH3水＋16.6%癸烷351溫度：30℃2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第126頁/共204頁影響膠束分子量的因素:（1）表面活性劑分子結(jié)構的影響（2）電解質(zhì)的影響（3）有機添加劑的影響（4）溫度的影響2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第127頁/共204頁離子型表面活性劑水溶液中，溫度升高會導致膠束聚集數(shù)降低，但影響不太大。非離子型表面活性劑，則溫度升高，聚集數(shù)急劇增大，尤其在濁點附近。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第128頁/共204頁

溫度對膠團量及聚集數(shù)的影響

溫度/℃Mn×104

聚集數(shù)n101.632252.5552387.101444318.4372

注：C7H15COO(CH2CH2O)7.6CH3的分子量M0=492.42.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第129頁/共204頁膠束的形狀：受表面活性劑的分子結(jié)構、濃度、溫度及添加劑等多種因素的影響R：幾何排列參數(shù)；V：表面活性劑分子疏水部分體積；lc：疏水基碳氫鏈長度，最大值不超過碳鏈伸展長度；a0：親水基頭面積。分子結(jié)構2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第130頁/共204頁表面活性劑的幾何排列參數(shù)與膠束結(jié)構變化R≤1/3：體系形成球狀膠束；1/3≤R≤1/2：形成不對稱膠束，如橢球、扁球直到棒狀；1/2≤R≤1：形成具有不同程度彎曲的雙分子層，如囊泡、層狀膠束；R>1：疏水基包裹親水基，形成微乳、反膠束等第131頁/共204頁膠束形狀隨表面活性劑濃度的變化情況濃度2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第132頁/共204頁膠束形狀-性能-濃度的關系(1)表面活性劑的水溶性比較好，隨著濃度從CMC增長到飽和，其溶液的物理化學性能(粘度、光的散射、光譜等)變化比較平緩。這表明，膠束結(jié)構有一些改變，但不是實質(zhì)上的改變，膠束保持小的體積，同時也保持球形形狀。(2)表面活性劑的水溶性比較好，但隨著表面活性劑濃度增長，某些性能發(fā)生了急劇變化。這表明自聚集結(jié)構發(fā)生了明顯的改變。(3)表面活性劑的溶解性比較低，較低濃度即發(fā)生相分離。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第133頁/共204頁粘度是表面活性劑應用中一重要性能，對于分子鏈相對較短的表面活性劑，如C8或C10，溶液粘度隨濃度升高變化平緩，近似于高濃度情況下以球形顆粒分散的預測值。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第134頁/共204頁通常，長鏈表面活性劑，如C14或更長碳鏈，在低或中等濃度的情況下強度隨濃度的變化有一個迅速的增加。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第135頁/共204頁膠束增大到棒狀被認為起因于兩種機理。一種是內(nèi)部驅(qū)動力促使形成大的其他幾何形狀的聚集體，這種情況下膠束在低濃度也可增大；另一種是膠束間斥力誘導膠束增大，因為斥力促進更好的膠束堆積方式，這只發(fā)生在濃度十分高的情況下。此時，膠束接近直接接觸。另一種解決膠束嚴重擁擠現(xiàn)象的方法是膠束結(jié)構過渡到有序的相結(jié)構，可能是固體，但更多時候是液晶相結(jié)構。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第136頁/共204頁層狀膠束層狀膠束在表面活性劑分子自組裝結(jié)構的研究中處于重要地位：雙分子層處于正膠束與反膠束的中間地位；許多表面活性劑分子聚集結(jié)構是以雙分子層為基元構成的；表面活性劑有序組合體的一個重要意義就是在生命科學中的應用。細胞膜的基本結(jié)構是由兩親分子的雙分子層閉合或折疊而成的。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第137頁/共204頁形成雙分子層表面活性劑的幾何排列參數(shù)要求接近1結(jié)構：通常出現(xiàn)在雙碳鏈的表面活性劑或小極性的非離子表面活性劑的水體系中。如：雙尾陰離子表面活性劑琥珀酸二-（2-乙基己基）酯磺酸鈉、陽離子表面活性劑二烷基二甲基季銨鹽、十二烷基聚氧乙烯醚等。R1和R2是C14-C20的飽和或不飽和脂肪酸鏈；X的不同構成了不同的磷脂。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第138頁/共204頁混合：（1）在表面活性劑溶液中加入長鏈極性化合物，作為助表面活性劑。極性頭更小的長鏈極性化合物插入表面活性劑定向排列的單層后，在碳氫鏈所占面積變化不大的同時，使極性基平均面積變小，從而使幾何排列參數(shù)變大到1附近。（2）在離子型表面活性劑中加入帶相反電荷的另一種離子表面活性劑，也易形成雙分子層。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第139頁/共204頁雙分子層的一個特點是：二維的無限性和一維的有限性1.聚集體尺寸在平面方向可以變化，而厚度是有限定的，它受成膜分子長度的限制，不可能大于兩倍分子伸長的長度；2.成膜分子在膜面的二維空間內(nèi)能夠比較自由地運動，而在垂直于膜面的方向則受到限制。雙分子層的兩個定向單層的物質(zhì)不容易交換，同時，分子不容易穿過雙分子層。雙分子膜具有足夠的穩(wěn)定性；形成閉合結(jié)構時具有保藏功能。雙分子膜才能成為生物膜的基礎。不論是極性分子還是非極性分子，要從雙分子膜的一側(cè)穿過到另一側(cè)，都必須既通過極性區(qū)，又通過非極性區(qū)，這是難以做到的。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第140頁/共204頁脂質(zhì)體（liposome）

一種人工膜。在水中磷脂分子親水頭部插入水中，脂質(zhì)體疏水尾部伸向空氣，攪動后形成雙層脂分子的球形脂質(zhì)體，直徑25-1000nm不等。脂質(zhì)體可用于轉(zhuǎn)基因，或制備的藥物，利用脂質(zhì)體可以和細胞膜融合的特點，將藥物送入細胞內(nèi)部。

2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第141頁/共204頁膠束與大分子自組裝復旦大學江明著大分子自組裝屬超分子科學的交叉學科，是當今化學和材料料學發(fā)展的前沿，也是孕育先進材料的搖籃。它的主要研究內(nèi)容是高分子之間或高分子與小分子間或高分子與納米粒子之間通過非共價鍵的相互作用，進行自組裝而實現(xiàn)不同尺度上的規(guī)則結(jié)構。2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第142頁/共204頁顏德岳等，Science,v303,n5654,p65-67,January2,2004

2.9膠束的結(jié)構、形狀和大小第143頁/共204頁潤濕作用乳化作用分散作用起泡與消泡增溶作用洗滌作用肥皂、洗滌劑化妝品食品加工紡織工業(yè)金屬加工石油、建筑功能應用2.10表面活性劑的功能與應用第144頁/共204頁1.增溶作用

Solubilization2.10表面活性劑的功能與應用定義：由于表面活性劑膠束的存在，使得在溶劑中難溶乃至不溶的物質(zhì)溶解度顯著增加的作用。例如：常溫下，乙苯基本不溶于水，但在100mL0.3mol/L的十六酸鉀溶液中，可溶解3g。第145頁/共204頁

非極性有機物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用。

增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。

經(jīng)X射線衍射證實，增溶后各種膠束都有不同程度的增大。2.10表面活性劑的功能與應用第146頁/共204頁增溶作用的特點

（1）增溶作用可以使被溶物的化學勢大大降低，是自發(fā)過程，使整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

（2）增溶作用是一個可逆的平衡過程。

（3）增溶后不存在兩相，溶液是透明的。此點與乳化作用不同，增溶后是熱力學穩(wěn)定的均相體系，而乳液則為熱力學不穩(wěn)定的多分散體系，有巨大的相界面和界面自由能。2.10表面活性劑的功能與應用第147頁/共204頁增溶方式之一：在膠束內(nèi)的增溶飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及苯等不易極化的非極性有機化合物，被增容在膠束內(nèi)部，完全處于非極性環(huán)境中。2.10表面活性劑的功能與應用第148頁/共204頁在表面活性劑分子間的增溶2.10表面活性劑的功能與應用長鏈醇、胺等極性有機分子，一般以非極性碳氫鏈插入膠團內(nèi)部，而極性頭處于表面活性劑極性基之間，并通過氫鍵或偶極子相互作用。增溶方式之二：第149頁/共204頁在膠束表面的吸附增溶既不溶于水也不溶于油的小分子極性有機化合物，如苯二甲酸二甲酯以及一些染料，吸附于膠團的外殼或部分進入表面活性劑極性基層而被增溶。2.10表面活性劑的功能與應用增溶方式之三：第150頁/共204頁

短鏈芳香烴類的苯、乙苯等較易極化的碳氫化合物，在聚氧乙烯基為親水基的非離子表面活性劑膠團溶液中，增溶于膠團的聚氧乙烯外殼中。

增溶方式之四：2.10表面活性劑的功能與應用增溶于膠團的極性基層第151頁/共204頁增溶量：100mL已標定的濃度的表面活性劑溶液中，滴加被增溶物，當達飽和開始析出時的物質(zhì)的量（mol）

4＞2＞

1＞

32.10表面活性劑的功能與應用

第152頁/共204頁增溶作用的主要影響因素表面活性劑的化學結(jié)構1.非離子型＞陽離子型＞陰離子型2.膠束越大，增溶量越大。3.直鏈型＞支鏈型4.疏水基含有極性基團

2.10表面活性劑的功能與應用第153頁/共204頁被增溶物的化學結(jié)構溫度的影響2.10表面活性劑的功能與應用脂肪烴與烷基芳烴被增溶的程度隨其鏈長的增加而減小，隨不飽和度及環(huán)化程度的增加而增大；帶支鏈的飽和化合物與相應的直鏈異構體增溶量大致相同。溫度升高，膠團的聚集數(shù)增大，增溶能力增強。第154頁/共204頁溶液中其他組分的影響：無機電解質(zhì)

離子型表面活性劑溶液中加入無機電解質(zhì),可增加烴類化合物的溶程度，但使極性有機物的增溶程度減少；對于非離子表面活性劑影響小。原因:無機電解質(zhì)的增加抑制離子型表面活性劑的電離，降低其水溶性，使cmc降低、膠團聚集數(shù)變大。但是，另一方面，加無機電解質(zhì)使膠團極性基間的排斥作用減弱，使極性基排列更為緊密，極性有機物的增溶量降低。2.10表面活性劑的功能與應用第155頁/共204頁

極性有機物增溶在膠團的表面活性劑分子之間，其增溶量隨溫度上升先增加后下降，在達到非離子表面活性劑的濁點之前會出現(xiàn)一個最大值。原因：升高溫度使表面活性劑熱運動加劇并增加了膠團聚集數(shù)，使加溶量增加。繼續(xù)升高溫度，則加劇了聚氧乙烯的脫水作用使其容易卷縮，導致增溶空間變小，極性有機物的加溶量減少。2.10表面活性劑的功能與應用溶液中其他組分的影響：極性有機物第156頁/共204頁增溶作用的應用乳液聚合：工業(yè)上合成丁苯橡膠時，利用增溶作用將原料溶于肥皂溶液中再進行聚合反應（即乳化聚合）；石油開采：驅(qū)油膠束溶液：表面活性劑、助劑、油混和，這種溶液能溶解原油。膠片生產(chǎn)：消除膠片上的微小油脂雜質(zhì)；洗滌2.10表面活性劑的功能與應用第157頁/共204頁2.乳化與破乳作用一種或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散系統(tǒng)稱為乳狀液。這種形成乳狀液的過程稱為乳化。2.10表面活性劑的功能與應用

乳狀液中以液珠形式存在的相稱為分散相（或稱內(nèi)相、不連續(xù)相）。另一相是連續(xù)的，稱為分散介質(zhì)（或稱外相、連續(xù)相）。通常，乳狀液有一相是水或水溶液，稱為水相；另一相是與水不相混溶的有機相，稱為油相。第158頁/共204頁乳狀液的類型和鑒別1.水包油O/W2.油包水W/O3.多重乳狀液：W/O/W或O/W/O2.10表面活性劑的功能與應用第159頁/共204頁1．稀釋法

若乳狀液很易為水稀釋則該乳狀液為O/W型，相反不易相混則為W/O型乳狀液。2．濾紙潤濕法

一般濾紙能被水潤濕而不為油潤濕，因此往上滴加少量乳狀液，若液體很快展開并留下散落細小油滴，則此乳狀液為O/W型乳狀液，否則為W/O型乳狀液。3．電導法

電導法的原理基于這樣的事實，即一般情況下水比油的電導值高得多。4.染料法2.10表面活性劑的功能與應用乳狀液類型的鑒別方法第160頁/共204頁加入水溶性染料如亞甲基藍，說明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹Ⅲ，說明油是不連續(xù)相。2.10表面活性劑的功能與應用第161頁/共204頁影響乳狀液穩(wěn)定性的因素有兩相界面存在，是熱力學不穩(wěn)定體系

1.界面張力：使用表面活性劑降低界面張力

2.界面膜：高強度的界面膜取決于合適且足夠量的表面活性劑

3.界面電荷：界面電荷密度越大，越穩(wěn)定

4.乳狀液分散介質(zhì)的黏度：粘度大，有利于穩(wěn)定，高分子量增稠劑

5.固體粉末的加入：處于油水界面時才能起到穩(wěn)定作用2.10表面活性劑的功能與應用第162頁/共204頁乳化劑的破乳將乳狀液中的分散相和分散介質(zhì)分開，稱為破乳。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開。2.10表面活性劑的功能與應用常用方法：物理法破乳;電沉降、超聲、過濾、加熱等方法.化學法破乳:主要是改變?nèi)闋钜旱慕缑婺ば再|(zhì).第163頁/共204頁乳化和破乳的應用在農(nóng)藥中的應用在金屬加工中的應用在化妝品中的應用乳化瀝青在原油開采中的應用2.10表面活性劑的功能與應用第164頁/共204頁3.表面活性劑的潤濕作用2.10表面活性劑的功能與應用添加表面活性劑改變固-液、固-氣和液-氣三個界面的界面張力，來改變固體的潤濕性能。能使液體潤濕或加速潤濕固體表面的表面活性劑為潤濕劑；能使液體滲透或加速滲入孔性固體表面的表面活性劑為滲透劑。第165頁/共204頁

在水與低能固體表面組成的體系中，由于水的表面張力比固體的臨界表面張力高，而不能在固體表面鋪展。但是如果往溶液中加入表面活性劑，可以降低液體與固體的界面張力，有利于水在固面上的鋪展，我們把可以增大液體潤濕能力的這種物質(zhì)稱為潤濕劑。常用的有：重金屬皂類、高級脂肪酸、有機胺鹽、氟、硅表面活性劑等。2.10表面活性劑的功能與應用第166頁/共204頁表面活性劑在固體表面發(fā)生定向吸附2.10表面活性劑的功能與應用

表面活性劑的雙親分子吸附于固體表面，極性基易朝向固體，非極性基朝向氣體，形成定向排列的吸附層。帶有吸附層的固體表面裸露的是碳氫基團，具有低能表面特性，從而改變了原固體表面的潤濕性，以達到防水、抗粘等目的。第167頁/共204頁表面活性劑在潤濕方面的應用1礦物的泡沫浮選2金屬的防銹、緩蝕3織物的防水、防油處理4農(nóng)藥中的應用2.10表面活性劑的功能與應用第168頁/共204頁為了增大浮選效率，采取鼓入空氣形成氣泡的方法。為了極大地富集礦石，往往在浮選液中加入一些化學物質(zhì)，這些物質(zhì)大體可分為三類：1.調(diào)節(jié)劑.一般為氨水、石灰水、CN-1和HS-1物質(zhì)。2.收集劑（或促集劑）.通常為脂肪酸鹽及其他類這樣的表面活性劑。3．起泡劑.一般為長鏈有機化合物。

礦物的泡沫浮選

2.10表面活性劑的功能與應用第169頁/共204頁

例如，在礦物浮選方鉛礦時，加入有機黃原酸鹽（ROCSSNa），它會與方鉛礦石發(fā)生化學吸附，即黃原酸鹽與固面的金屬間生成化學吸附鍵；這樣在礦石的外面便包裹一層憎水的碳氫基團，極性基與固體表面的金屬原子聯(lián)結(jié)，非極性基朝外，使其潤濕性大大降低，而易于附著在氣泡上，從水中“逃出”漂浮于表面，達到泡沫浮選的目的。2.10表面活性劑的功能與應用第170頁/共204頁4.起泡和消泡作用

打開啤灑、香檳瓶即有大量泡沫出現(xiàn)等，液體泡沫。

面包、蛋糕等彈性大的物質(zhì)以及泡沫塑料、餅干等為固體泡沫。本節(jié)要討論的主要內(nèi)容是液體泡沫。2.10表面活性劑的功能與應用第171頁/共204頁“泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。“泡沫”是氣體分散于液體中的分散體系。2.10表面活性劑的功能與應用第172頁/共204頁1表面張力泡沫的穩(wěn)定性與那些條件相關呢？2界面膜的性質(zhì)3表面張力的修復作用4表面電荷5泡內(nèi)氣體的擴散2.10表面活性劑的功能與應用第173頁/共204頁

泡沫中各個氣泡相交處（一般是三個氣泡相交）形成所謂Plateau交界，圖的A處。2.10表面活性劑的功能與應用排液與氣泡穩(wěn)定性B為兩氣泡的交界處，形成的氣液界面相對比較平坦，可近似看成平液面，而A為三氣泡交界處，液面為凹液面，此處液體內(nèi)部的壓力小于平液面內(nèi)液體的壓力，即B處液體的壓力大于A處液體的壓力，液體自動由B處流向A處，使B處液膜變薄，這是泡沫的一種自動排液過程。

另一種排液過程是因重力作用產(chǎn)生的向下排液現(xiàn)象，使液膜減薄。液膜薄至一定程度，會導致液膜破裂，泡沫破壞。第174頁/共204頁泡沫的穩(wěn)定性

泡沫是一種熱力學不穩(wěn)定體系，破泡后體系總表面積減少，能量降低，這是一種自發(fā)過程，泡沫最終還是要破壞的。泡沫破壞的過程，主要是隔開氣體的液膜由厚變薄，直至破裂的過程。因此，泡沫的穩(wěn)定性主要取決于排液快慢和液膜的強度。2.10表面活性劑的功能與應用第175頁/共204頁

例如，乙醇的表面張力在20℃時為22.4mN/m。由于其表面張力低，在外界條件作用下，乙醇易于產(chǎn)生泡沫，但泡沫不穩(wěn)定，易破裂。而表面活性不太高的蛋白質(zhì)、明膠等雖然產(chǎn)生泡沫不像乙醇容易，但泡沫一旦形成卻很穩(wěn)定。

說明：表面張力低易于產(chǎn)生泡沫，但不能保持泡沫有較好的穩(wěn)定性。2.10表面活性劑的功能與應用第176頁/共204頁提高液膜強度以增加氣泡的穩(wěn)定性穩(wěn)泡劑天然化合物高分子化合物合成表面活性劑2.10表面活性劑的功能與應用例如，月桂酸單乙醇酰胺、十二烷基葡萄糖苷、明膠和皂素等。第177頁/共204頁在肥皂水里加入一小匙的砂糖或少許的茶葉，放在陰暗處過夜后，就會發(fā)現(xiàn)這種肥皂水吹出來的泡泡顏色不但鮮艷，而且比較不容易破裂。2.10表面活性劑的功能與應用第178頁/共204頁2.10表面活性劑的功能與應用表中所列數(shù)據(jù)表明，溶液表面張力的高低與泡沫壽命沒有必然的關系。而表面黏度越高，泡沫壽命越長。第179頁/共204頁（3）界面膜的彈性

表面黏度是產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫的重要條件，但同時還要考慮膜的彈性。例如，十六醇能形成表面黏度和強度很高的液膜，但穩(wěn)泡作用不好，因為它形成的液膜剛性太強，容易在外界擾動下脆裂。因此理想的液膜應具有高黏度和高彈性。另外，液膜內(nèi)液體的黏度增加，也有利于泡沫穩(wěn)定性的提高，因為這樣可以使排液速度減緩，起到穩(wěn)泡作用。2.10表面活性劑的功能與應用第180頁/共204頁

4.泡內(nèi)氣體的擴散

泡沫中的氣泡大小不均勻，小泡中的壓力比大泡中的壓力高，這樣，小泡中的氣體通過液膜擴散到鄰近的大泡中，使小泡變小直至消失，大泡變大