表面活性劑改

表面活性劑改第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一發(fā)展概況世界總產(chǎn)量1700萬噸/2010年

美國300多萬噸/年

日本100多萬噸/年

中國表面活性劑發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)量：1980：40萬噸/年；1995：230萬噸/年；2009：310萬噸/年品種：1996：1257個；2000：2000個；2005：4714個。人均：1994：0.38kg/年；2005：2.37kg/年第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

表面活性劑具有潤濕、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、滲透、洗滌、保濕、抗靜電、潤滑、柔軟、防水、殺菌、防腐、消毒等一系列優(yōu)越的性能。

廣泛用于化工、石油、輕工、紡織、油漆、造紙、橡膠、塑料、皮革、食品、采礦、電子、機(jī)械、農(nóng)藥、化妝品、醫(yī)藥、涂料、城建、農(nóng)業(yè)及環(huán)境保護(hù)等各個領(lǐng)域。

改進(jìn)生產(chǎn)工藝、降低消耗、節(jié)約能源、降低勞動量、增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)和附加值等作用。第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一一、分子結(jié)構(gòu)兩親分子：兩端中間交替梳狀第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一表面活性劑在溶液中的特點(diǎn)①溶解性；②表面吸附；③界面定向；④生成膠束；⑤多功能性。第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一二、表面活性劑的分類第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.陰離子表面活性劑2.陽離子表面活性劑磺酸鹽類；硫酸酯類；羧酸類；磷酸酯類主要是高級脂肪胺類親水基帶負(fù)電親水基帶正電第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一3.兩性表面活性劑+-親水基帶負(fù)電親油基帶正電4.非離子表面活性劑聚氧乙烯類；脂肪酸多元醇脂類。第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.有機(jī)硅表面活性劑2.有機(jī)氟表面活性劑耐熱、耐候、耐水、易鋪展。憎水憎油；高表面活性；高耐熱、高化學(xué)穩(wěn)定性；摩擦系數(shù)小。高分子表面活性劑第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一表面張力一切液體，在一定的條件下均有一定的表面張力。例在２０℃下，水的表面張力為72.75mN/m；苯為28.88mN/m；已烷為18.43mN/m。表面活性

溶劑的表面張力會由于溶質(zhì)的加入而降低；這種性質(zhì)即是物質(zhì)的表面活性。第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

當(dāng)把性質(zhì)不同的物質(zhì)分別溶于水時，水的表面張力會發(fā)生三種不同情況的變化：

①水的表面張力隨溶質(zhì)濃度增高而稍有增加，接近于線性上升。例如NaCl、Na2SO4、KNO3、KOH、NH4Cl等無機(jī)鹽和蔗糖、甘露醇等多元醇的有機(jī)物作溶質(zhì)時屬于這種情況；表面張力溶質(zhì)濃度第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一②水的表面張力隨溶質(zhì)濃度增高而逐漸下降。例如絕大部分醇類、醛、脂肪酸等極性有機(jī)物溶于水時出現(xiàn)這種情況；

③水的表面張力在稀濃度時隨溶質(zhì)濃度增加而急劇下降，但降到一定程度以后便緩慢下降或不再下降。例如含8個C以上的有機(jī)鹽類：肥皂、高碳的直鏈烷基硫酸鹽或磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽等的水溶液均會出現(xiàn)這種情況。表面張力溶質(zhì)濃度表面張力溶質(zhì)濃度第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一表面活性劑？

將那些少量使用就能使表面或界面的性質(zhì)（如潤濕或防水、乳化或破乳、分散或聚集、起泡或消泡、增溶等）發(fā)生顯著變化的物質(zhì)稱為表面活性劑。第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一一、表面活性劑的界面作用

表面活性劑分子中既有親水基又有親油基，為兩親分子。它的分子在結(jié)構(gòu)上處于極性不對稱狀態(tài)，因此在極性不同的任意兩相界面（氣-液、氣-固、液-液、液-固等）上均會發(fā)生相對濃集或定向排列。

第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.界面氣-液；氣-固；液-固；液-液表面活性劑的作用主要體現(xiàn)在界面上第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一2.表面活性劑在界面上的吸附表面活性劑在氣-液界面上的吸附第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一表面活性劑在液-固界面上的吸附對于高能固體表面：

表面活性劑的極性基可以通過化學(xué)或者物理吸附的方式吸附于高能固體表面，形成定向排列的單分子吸附層。對于低能固體表面：

表面活性劑的非極性基也可以吸附于低能固體表面，變成極性表面，以提高固體的親水性能第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一表面活性劑在界面上吸附的重要性

一是降低表面張力或界面張力；二是表面活性劑在界面上吸附形成緊密的定

向排列，改變界面的親水親油性能。第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一二、表面活性劑的膠束作用1.CMC-臨界膠束濃度表面活性劑在溶液表面的吸附量隨溶液的濃度增高而增多，當(dāng)濃度達(dá)到和超過某值后，吸附量不再增加，而在溶液內(nèi)形成膠束。形成膠束的起始濃度即CMC。第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一2.膠束的結(jié)構(gòu)（1）離子型表面活性劑膠束的結(jié)構(gòu)–為球形膠束內(nèi)核；外殼；擴(kuò)散雙電層1~2.8nm膠束中心核0.2~0.3nm固定層雙電層數(shù)十納米第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（2）非離子型表面活性劑膠束的結(jié)構(gòu)（3）反膠束的結(jié)構(gòu)第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一3.膠束的形狀（1）球形膠束模型表面活性劑濃度不大，略大于CMC時第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（2）棒狀膠束模型表面活性劑濃度為CMC的10倍以上時第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（3）層狀膠束模型表面活性劑濃度更大時第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一三、表面活性劑的臨界膠束濃度CMC1.表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)對CMC的影響（1）表面活性劑碳?xì)滏滈L的影響碳原子數(shù)增加1個時，CMC降低一半碳原子數(shù)每增加2個，CMC降為原來的1/10第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（2）表面活性劑碳?xì)滏溨衅渌鶊F(tuán)的影響碳?xì)滏溨衅渌〈拇嬖跁笴MC增大。取代基：苯、-O-、-OH、-NH-、雙鍵等（3）表面活性劑親水基團(tuán)數(shù)目的影響離子型、非離子型表面活性劑的親水基數(shù)目對CMC的影響均不大。第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一2.CMC的測定方法（1）表面張力法轉(zhuǎn)折點(diǎn)為CMC第二十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（2）電導(dǎo)法（3）光散射法第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一四、表面活性劑的親水—親油性及其活性1.表面活性劑的親水—親油性表征（1）表面活性劑的溶解度（2）表面活性劑的CMC第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（4）非離子型表面活性劑的濁點(diǎn)非離子表面活性劑在水中的溶解度隨溫度上升而降低，當(dāng)達(dá)到某一溫度點(diǎn)時溶液就會由清亮變渾濁，這個溫度點(diǎn)即濁點(diǎn)。對離子型表面活性劑在水中的溶解度隨溫度升高而緩慢上升，當(dāng)達(dá)到某一溫度點(diǎn)時，溶解度會顯著增大。這個溫度點(diǎn)即為克拉夫(Krafft)點(diǎn)，對應(yīng)的濃度即CMC。（3）離子型表面活性劑的Krafft點(diǎn)第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（5）表面活性劑的親水—親油平衡值（HLB）表面活性劑的親水-親油平衡值用HLB(hydrophileandlipophilebalance)表示，它是表面活性劑親水程度的指標(biāo)。一般認(rèn)為表面活性劑的值在1~40范圍。根據(jù)表面活性劑HLB值的大小可以予知表面活性劑的應(yīng)用范圍。第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一①非離子表面活性劑HLB值計(jì)算式為：HLB值的計(jì)算方法依類型不同而不同：

非離子表面活性劑的應(yīng)用性能與HLB值之間的關(guān)系HLB范圍3～67～98～1513～1515～18用途水/油乳化劑潤濕劑油/水乳化劑洗滌劑增溶劑

第三十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一②離子型表面活性劑HLB值計(jì)算式為

HLB=(親水的基團(tuán)基數(shù))—(親油的基團(tuán)基數(shù))＋7

離子型表面活性劑，HLB值是結(jié)構(gòu)因子的總和，而活性劑分子此時被分解為一些基團(tuán)，每一個基團(tuán)都對總的HLB有一定的貢獻(xiàn)，這種貢獻(xiàn)稱為HLB基數(shù)。一些基團(tuán)的基數(shù)如表4-4：

第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一親水基團(tuán)親水基團(tuán)基數(shù)親油基團(tuán)親油基團(tuán)基數(shù)-SO4Na38.7-CH-0.475-COOK21.1-CH20.475-COONa19.1-CH30.475SO3Na11.0=CH-0.475-N(叔胺)9.4-CF2-0.870酶(自由)2.4-CF3-0.870-COOH2.1

苯環(huán)1.662-OH(自由)1.9-CH2-CH2-CH2-0.15-OH(失水山梨醇環(huán))0.5-CH-CH2-O-

0.15-CH2-CH2O0.33-O-1.3第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一例如，A、B兩種表面活性劑混合之后的HLB可按下式計(jì)算：

HLB＝(ＷＡ×ＨＬＢＡ＋ＷＢ×ＨＬＢＢ)/(ＷＡ＋ＷＢ)

式中:ＷＡ－表面活性劑A占混合表面活性劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)ＷB－表面活性劑B占混合表面活性劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)HLBＡ—表面活性劑A的HLB值；HLBＢ—表面活性劑B的HLB值。③混合表面活性劑第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

表面活性劑的HLB值的大小不同，其性質(zhì)及用途也不相同，對于不同目的應(yīng)用，可按其HLB值來選用，參考如下：

0123456789101112131415161718潤濕去污HLB增溶消泡乳化(W/O)乳化(O/W)親油性強(qiáng)親水性強(qiáng)第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一2.表面活性劑的活性（1）表面活性劑的效率-----將溶液的表面張力降到一定值所需表面活性劑的濃度。表面活性劑濃度越低，效率越高。（2）表面活性劑的能力-----第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一通常，暴露在空氣中的固體表面總是吸附氣體的，當(dāng)它與液體接觸時，氣體如被推斥而離開表面，則固體與液體直接接觸，這種現(xiàn)象稱為潤濕。能夠促進(jìn)固體表面潤濕的表面活性劑稱為潤濕劑。

一、潤濕及反潤濕作用

1.潤濕作用

噴灑農(nóng)藥；紡織工業(yè)的纖維加工過程；洗滌過程；涂料工業(yè)；油墨等工藝中方便生產(chǎn)、縮減工時，提高產(chǎn)品質(zhì)量。（1）定義第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一接觸角θ和潤濕方程（楊氏方程）加入表面活性劑：γLG↓,γSL↓,

＞90°，不潤濕＜90°潤濕好；COS↑↓，（2）表面活性劑的潤濕第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

表面活性劑在固體表面的定向吸附：疏水基固體水潤濕高能表面固體非水潤濕單分子吸附影響潤濕的因素①溫度：一般來說溫度↑，潤濕性能↑。②表面活性劑濃度③分子結(jié)構(gòu)對直鏈?zhǔn)杷?碳原子數(shù)為C12-C18潤濕性能最佳，一般HLB=7~15親水基：親水基在分子中間的比末端的表面活性劑潤濕性

能好.疏水基：支鏈的比直鏈的潤濕性能好。第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（3）潤濕劑的要求①碳?xì)滏溇哂蟹种ЫY(jié)構(gòu)②親水基位于長鏈碳的中部目前，潤濕劑主要有陰離子和非離子型表面活性劑陰離子型潤濕劑磺酸鹽型烷基苯磺酸鹽R-

-SO3Naa-烯烴磺酸鹽琥珀酸酯磺酸鹽高級脂肪酰胺磺酸鹽烷基萘磺酸鹽硫酸鹽型R-OSO3Na羧酸鹽型R-COOH如：硬脂酸鈉月桂酸鈉磷酸酯第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一非離子型潤濕劑烷基酚聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚失水山梨醇聚氧乙烯醚單硬脂酸酯聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一2.反潤濕作用使?jié)櫇耠y于進(jìn)行的過程。應(yīng)用：

防水布、礦石浮選等。礦石泡沫浮選泡沫浮選是根據(jù)礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同來分選礦物，以提高其品位的選礦方法。正浮選反浮選第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一二、乳化及破乳作用

1.乳化作用W/O/W型O/W型多層型O/W/O/W/OW/O乳液類型乳液為粗分散體系第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（1）表面活性劑的乳化作用（2）乳液的物理性質(zhì)粒徑與光學(xué)性：<50nm，透明乳液；50~100nm，灰色半透明；100~1000nm，藍(lán)白色；>1000nm，乳白色。單單使用機(jī)械的方式制備的乳液粒徑與光學(xué)性不僅耗能且乳液也不會穩(wěn)定長久的保持。若在液體中加入了某些表面活性劑，會降低機(jī)械能的使用，且能使乳化液穩(wěn)定存在。這時的表面活性劑稱為乳化劑。乳液電性質(zhì)：O/W型：導(dǎo)電好；W/O型：導(dǎo)電差第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（3）乳液的類型相體積理論：均勻液珠密堆積

乳液例O/W型：油的相體積分?jǐn)?shù)>74.02，只能為W/O型；油的相體積分?jǐn)?shù)<25.98，只能為O/W型；油的相體積分?jǐn)?shù)=25.98~74.02之間，可

以形成任意一種聚集速度理論：乳化劑親水性強(qiáng)，水為連續(xù)相，O/W；乳化劑親油性強(qiáng)，油為連續(xù)相，W/O。第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一溶解度理論：易溶于水的乳化劑：易形成O/W型乳液；易溶于油的乳化劑：易形成W/O型乳液。其他條件對乳液類型的影響：該理論準(zhǔn)確度較高，具有較大普遍性。反應(yīng)器壁的親水性強(qiáng)：易形成O/W型乳液；反應(yīng)器壁的親油性強(qiáng)：易形成W/O型乳液。第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（4）影響乳液穩(wěn)定性的因素①界面張力②界面膜性質(zhì)足量的乳化劑、直鏈的乳化劑分子、高粘度的膜均有利于乳液的穩(wěn)定③界面電荷擴(kuò)散雙電層：排斥水化聚氧乙烯：空間位阻第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一2.破乳作用破乳是破壞乳液的穩(wěn)定性發(fā)生油水分層（1）破乳的應(yīng)用蒸汽機(jī)冷凝水的破乳除油（O/W）；牛奶中破乳提取奶油（O/W）；原油的破乳除水（W/O）；從洗羊毛廢液中回收羊毛脂（O/W）等等。第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（2）破乳的方法①機(jī)械破乳法利用機(jī)械外力使乳液破乳。②電沉積法

利用高壓靜電場使分散相聚集，主要用于w/o

型乳液。③超聲波破乳法低超聲波強(qiáng)度可以破乳。④化學(xué)反應(yīng)破乳法

化學(xué)破乳劑能中和存在著的乳化劑，破壞乳狀液并使分散相聚集而破乳。⑤高溫破乳法

加熱可以增加分散相液滴的動量，導(dǎo)致碰撞加速，使膜破裂，水滴聚結(jié)；加熱降低了連續(xù)相的粘度，促使分散相液滴碰撞力加大。第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一表面活性破乳劑通過改變?nèi)橐侯愋突蚪缑嫘再|(zhì)降低乳液穩(wěn)定性，從而使其破乳。

⑥表面活性劑破乳法破乳劑的特點(diǎn)：①具有較高的表面活性；

②不會在界面上形成牢固的膜。

替換作用：具有較低的表面張力和較高表面活性的破乳劑很容

易置換乳液原來油-水界面上的乳化劑，吸附在乳滴

的油-水界面上而形成新的單分子層；聚集作用：破乳劑不能形成高強(qiáng)度的界面膜，易在加熱或機(jī)械

攪拌下，界面膜被破壞而破乳。第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

表面活性劑在水溶液中濃度超過CMC時，能使不溶或微溶于水的有機(jī)物質(zhì)的溶解度顯著增大，此時溶液透明似真溶液，這種作用稱為增溶作用。此時表面活性劑叫做增溶劑。增溶的應(yīng)用：表面活性劑的增溶作用常用于醫(yī)藥、香料、干洗、洗滌、化妝、食品等等。

三、增溶作用第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.增溶物存在的方式（1）增溶于膠團(tuán)的內(nèi)核中表面活性劑分子被增溶物質(zhì)飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及苯等非極性有機(jī)物增溶。（2）增溶于表面活性劑分子之間表面活性劑分子被增溶物質(zhì)長鏈醇、胺、脂肪酸等極性有機(jī)物質(zhì)增溶。第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（3）增溶于表面活性劑膠團(tuán)外殼表面活性劑分子被增溶物質(zhì)一些高分子物質(zhì)、染料和一些既不溶于水也不溶于油的小分子物質(zhì)的增溶。此時增溶量很小。（4）增溶于表面活性劑膠團(tuán)外殼增溶物質(zhì)碳?xì)滏溇垩跻蚁╂湲?dāng)親水基為聚氧乙烯鏈的表面活性劑作增溶劑時，溶質(zhì)是隱藏于聚氧乙烯鏈形成的膠束外層的鏈頭中而增溶的。苯酚類、苯胺類物質(zhì)屬于這類方式。此方法增溶量較大。它們的增溶量順序?yàn)椋孩埽劲冢劲伲劲鄣谖迨?，共六十六頁，編輯?023年，星期一2.影響增溶的因素（1）表面活性劑結(jié)構(gòu)的影響表面活性劑的碳?xì)滏溤介L，增溶越大。第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（2）表面活性劑性質(zhì)的影響非離子表面活性劑>陽離子表面活性劑>陰離子表面活性劑增溶量順序：（3）被增溶物分子結(jié)構(gòu)的影響同系的脂肪烴和烷基芳烴，分子鏈越長，增溶量越??；被增溶物的極性越強(qiáng)，增溶量越大。（4）溫度的影響對離子表面活性劑，溫度上升，增溶量增大。對非離子表面活性劑，溫度上升，先增溶量增大；后變小。第五十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（5）外加物質(zhì)的影響

離子表面活性劑中添加電解質(zhì)物質(zhì)，可以增大非極性烴類的溶解量；而降低極性有機(jī)物的溶解量。表面活性劑中添加非極性有機(jī)物質(zhì)，可以增大極性有機(jī)物的溶解量；而降低非極性有機(jī)物的溶解量。表面活性劑中添加極性有機(jī)物質(zhì)，可以增大非極性有機(jī)物的溶解量。第五十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一四、發(fā)泡與消泡作用

泡沫（液體薄膜、固體薄膜）液體泡沫固體泡沫發(fā)泡與乳化的區(qū)別氣泡液泡第六十頁，共六十六頁，編輯于2023年