第三章 表面活性劑的功能與應(yīng)用

1、2.3 表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系n2.3.1 表面活性劑的親水性n2.3.1 親油基團的影響n2.3.1 親水基團的影響n2.3.1 分子形態(tài)的影響n2.3.1 分子量的影響2.3.1 表面活性劑的親水性2.3.1.1 HLB值的確定2.3.1.2 HLB值與表面活性劑應(yīng)用性能的關(guān)系 表面活性劑的HLB值 表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團的不同，很難用相同的單位來衡量 親水基團的親水性和親油基團的親油性可以有兩種類型的簡單的比較方法 1. 表面活性劑的親水性 親水基的親水性憎水基的憎水性 親水基的親水性2. 表面活性劑的親水性 憎水基的憎水性表面活性劑的HLB值HLB值=親水基質(zhì)量

2、親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量100/5例如：石蠟無親水基，所以 HLB=0 Griffin（格里芬）提出了用HLB(hydrophile-lipophile balance，親水親油平衡)值來表示表面活性劑的親水性 聚乙二醇，全部是親水基，HLB=20。其余非離子型表面活性劑的HLB值介于020之間。HLBHLB值的實際含義值的實際含義 HLB值代表親水基和親油基的平衡值，用來衡量親水與親油能力的強弱，實際上主要表征了表面活性劑的親水性； HLB值越高，親水性越強；HLB值越低，親水性越弱。 根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

3、 | | | | | | 石蠟 W/O乳化劑 潤濕劑 洗滌劑 增溶劑 | | 聚乙二醇 O/W乳化劑例如：HLB值在26之間，作油包水型的乳化劑810之間作潤濕劑；1218之間作為水包油型乳化劑。實例 1mol月桂醇與10mol環(huán)氧乙烷（EO）通過加成反應(yīng)可以制得非離子表面活性劑月桂醇聚氧乙烯醚 HLB=（4410）/（186+4410）（100/5） =14.1 具有乳化、去污和滲透等作用 2.3.2.親油基團的影響疏水性大小順序疏水性大小順序 氟代烴基硅氧烴基 脂肪族烷基 環(huán)烷烴基 脂肪族烯烴脂肪基芳香烴基 芳香烴基含弱親水基的烴基2.3.3.親水基團的影響 親水性規(guī)律親水性規(guī)律 磺酸基，

4、硫酸基，季銨陽離子 磷酸基，羧酸基 醚鍵，羥基2.2.4.分子形態(tài)的影響n親水基相對位置 親水基位于分子中間，潤濕性能比位于分子末端強； 親水基在末端，去污力較強。n親油基團結(jié)構(gòu)分支 帶有分支結(jié)構(gòu)，具有較好的潤濕和滲透性能，但去污力較小。2.3.5.分子量的影響n分子量較大，洗滌、分散、乳化性能較好n分子量較小，潤濕、滲透作用比較好2.3.6 表面活性劑的溶解度nKraff 點n濁點表面活性劑在水中的溶解度 表面活性劑的親水性越強，其在水中的溶解度越大，而親油性越強則越易溶于“油” 故表面活性劑的親水親油性也可以用溶解度或與溶解度有關(guān)的性質(zhì)來衡量 離子型表面活性劑的溶解度隨著溫度的升高而增加，

5、當達到一定溫度后，其溶解度會突然迅速增加，這個轉(zhuǎn)變溫度稱為Kraff 點 同系物的碳氫鏈越長，其Kraff點越高，因此，Kraff點可以衡量離子型表面活性劑的親水、親油性 表面活性劑在水中的溶解度 非離子型表面活性劑的親水基主要是聚乙烯基。升高溫度會破壞聚乙烯基同水的結(jié)合，而使溶解度下降，甚至析出。所以加熱時可以觀察到溶液發(fā)生混濁現(xiàn)象。 發(fā)生混濁的最低溫度稱為濁點 環(huán)氧乙烯的分子數(shù)越少，親水性越強，濁點就越高。反之，親油性越強，濁點越低。 可利用濁點來衡量非離子型表面活性劑的親水、親油性。思考題n1、表面張力與表面活性的定義n2、cmc的測定方法及影響因素n3、論述表面活性劑結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系n

6、4、什么是Kraff點和濁點？ 第三章第三章 表面活性劑的功能與應(yīng)用表面活性劑的功能與應(yīng)用n掌握表面活性劑的增溶、乳化、潤濕、起泡、洗滌和去污分散和絮凝等各種功能的定義；n理解各種功能的作用原理；n理解各種作用的影響因素；n了解各種功能的具體應(yīng)用。n3.1增溶作用n3.2乳化與破乳作用n3.3潤濕功能n3.4起泡和消泡作用n3.5洗滌和去污作用n3.6分散和絮凝作用n3.7其他功能3.1 增溶作用n3.1.1 增溶作用的定義和特點n3.1.2 增溶作用的方式n3.1.3 增溶作用的主要影響因素n3.1.4 增溶作用的應(yīng)用3.1.1增溶作用的定義和特點定義：由于表面活性劑膠束的存在，使得在溶劑中

7、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。 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，而整個溶液的的依數(shù)性變化不大。增溶作用的特點 （1）增溶作用可以使被溶物的化學(xué)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 表面活性劑的加溶

8、作用，只有在臨界膠團濃度以上，膠團大量生成后才顯現(xiàn)出來。右圖為25時，微溶物2-硝基二苯胺溶解度與表面活性劑溶液濃度曲線。 2-硝基二苯胺在月桂酸鉀 水溶液中的溶解度 從圖中可以看到，在表面活性劑濃度小于cmc時，2-硝基二苯胺溶解度很小，而且不隨表面活性劑濃度改變。在cmc以上，溶解度隨表面活性劑濃度的增加而迅速上升。表面活性劑溶液濃度超過cmc越多，微溶物就溶解得越多。 可以推斷：微溶物溶解度的增加與溶液中膠團形成有密切關(guān)系。增溶作用與乳化作用的不同： 增溶作用：增溶后不存在兩相，是熱力學(xué)穩(wěn)定 體系； 乳化作用：兩種不相混溶的液體形成的液-液 分散體系，有巨大的相界面和界面 自由能，是熱力

9、學(xué)不穩(wěn)定的多分散 體系。 3.1.2 增溶作用的方式四種增溶方式： （1）非極性分子在膠團內(nèi)核的增溶 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，一般被加溶于膠團的內(nèi)核中，就像溶于非極性碳氫化合物液體中一樣（圖（a）。 增溶后的紫外光譜或核磁共振譜表明被加溶物處于非極性環(huán)境中，X射線表明在加溶后膠團變大。（2）增溶于表面活性劑分子間的“柵欄”處 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（圖b）。 加溶后的X射線表明膠團未變大。若極性有機物分子的極性很弱，加溶時插入膠團的程度會增加，甚至極性基也會被帶入膠團內(nèi)核

10、。（3）吸附于膠團表面 一些既不溶于水也不溶于非極性烴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加溶（圖c）。這些加溶物的光譜表明，它們處于極性環(huán)境中。在非離子表面活性劑溶液中，此類物質(zhì)加溶于膠團的聚氧乙烯外殼中。（4）增溶于膠團的極性基層 對短鏈芳香烴類的苯、乙苯等較易極化的碳氫化合物，開始加溶時被吸附于膠團-水界面處，加溶量增多后，插入定向排列的表面活性劑極性基之間，進而更深地進入膠團內(nèi)核。 在聚氧乙烯基為親水基的非離子表面活性劑膠團溶液中，苯加溶于膠團的聚氧乙烯外殼中（圖d）。 上述四種加溶方式，其增量的規(guī)律：d db ba a

11、c c。 增溶作用的本質(zhì)本質(zhì)： 由于膠團的特殊結(jié)構(gòu)，從它的內(nèi)核到水相提供了從非極性到極性環(huán)境的全過渡。因此，各類極性或非極性的難溶有機物都可以找到適合的溶解環(huán)境，而存在于膠團中。由于膠團粒子一般小于0.1m，加溶后的膠團溶液仍是透明液體。增溶量的測定方法測定方法 向100mL已標定濃度的表面活性劑溶液中由滴定管滴加被增溶物，當達到飽和時被增溶物析出，溶液變渾濁，此時已滴入溶液中的被增溶物的物質(zhì)的量即為增溶量。增溶力 增溶量除以表面活性劑的物質(zhì)的量為增溶力。 表面活性劑的增溶力表示其對難溶或不溶物增溶的能力，是衡量表面活性劑性能的重要指標之一。3.1.3 增溶作用的主要影響因素n3.1.3.1

12、表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)n3.1.3.2 被增溶物的化學(xué)結(jié)構(gòu)n3.1.3.3 溫度的影響n3.1.3.4 添加無機電解質(zhì)的影響3.1.3.1 表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.表面活性劑的類型對加溶能力有影響。 具有同樣疏水基的表面活性劑，其加溶量有如下次序：非離子型陽離子型陰離子型。 原因：非離子型表面活性劑的cmc比離子型的低，而陽離子型表面活性劑形成的膠團較疏松，使其加溶作用比陰離子型的強。2、表面活性劑的鏈長鏈長對加溶量有明顯的影響。 在同系物中，碳氫鏈越長，cmc越小，越易形成膠團，且膠團大小隨碳氫鏈增長而增加（聚集數(shù)增加）。 隨著表面活性劑碳氫鏈的增長，非極性的烴類和弱極性的苯、乙苯在膠團內(nèi)核的

13、加溶量會增加。3、親油基部分帶有分支結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑增溶作用較直鏈的小。原因：直鏈型表面活性劑cmc濃度比支鏈型低，膠束易形成，膠束聚集數(shù)較大。 4、帶有不飽和結(jié)構(gòu)不飽和結(jié)構(gòu)的表面活性劑，或在活性劑分子上引入第二極性基團時，對烴類的增溶作用減小，而對長鏈極性物增溶作用增加。3.1.3.2 被增溶物的化學(xué)結(jié)構(gòu) 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(yīng)的直鏈異構(gòu)體增溶量大致相同。3.1.3.3 溫度的影響 溫度對加溶作用的影響與表面活性劑的類型和加溶物的性質(zhì)有關(guān)。 對于離子型表面活性劑，升高溫度使熱運動加劇，膠團中能發(fā)生

14、加溶作用的空間變大，使極性和非極性有機物加溶量均增大。 對于聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑，溫度升高，聚氧乙烯基的水化作用減弱，cmc降低，膠團更易形成，膠團聚集數(shù)增大。特別是溫度升至表面活性劑濁點時，膠團聚集數(shù)會劇增，膠團變大，內(nèi)核也變大，使非極性碳氫化合物和鹵代烷類有機物的加溶量增加。 極性有機物加溶在膠團的表面活性劑分子之間，其加溶量隨溫度上升先增加后下降，在達到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(dǎo)致加溶空間變小，極性有機物的加溶量減少。對短碳鏈的極性有機物，其加

15、溶量的降低更為明顯。 3.1.3.4 添加無機電解質(zhì)的影響 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增溶程度，但使極性有機物的增溶程度減少。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。在cmc附近，加電解質(zhì)使加溶量增加，這主要是由于增加了膠團尺寸和聚集數(shù)。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，導(dǎo)致極性有機物可加溶的位置減少，極性有機物的加溶量降低。 有機添加劑的影響 非極性化合物加溶于表面活性劑溶液中，會使膠團脹大，不太大的烴分子會插入定向排列的表面活性劑分子疏水基間，使膠團變得疏松，有

16、利于極性有機物的加溶。 與之相反，溶液中加溶了極性有機物，也會有利于非極性有機物的加溶。一般來說，極性有機物碳氫鏈越長、極性越小、越不易形成氫鍵的，使非極性有機物的加溶量越大。 3.1.4 增溶作用的應(yīng)用n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(yīng)（即乳化聚合）；n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。n膠片生產(chǎn)：消除膠片上的微小油脂雜質(zhì)；n洗滌3.2 乳化與破乳作用 一種或幾種液體以大于10-7 m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。n3.2.1 乳狀液的類型及形成n3.2.2 影響乳狀液穩(wěn)定

17、性的因素n3.2.3 乳化劑及其選擇依據(jù) n3.2.4 乳狀液的制備n3.2.5 乳狀液的破乳n3.2.5 乳化和破乳的應(yīng)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。3.2.1 乳狀液的類型及形成 3.2.1.1 乳狀液的類型和鑒別乳狀液分為以下幾類：（1）水包油型：以O(shè)/W表示，內(nèi)相為油，外相為水，如牛奶等。（2）油包水型：以W/O表示，內(nèi)相為水，外相為油，如原油等。（3）多重乳狀液：以W/O/W 或 O/W/O 表示。 W/O/W型是含有

18、分散水珠的油相懸浮于水相中；O/W/O型是含有分散油珠的水相懸浮于油相中； a.W/O/W型 b.O/W/O型圖 多重乳狀液乳狀液類型的鑒別方法n稀釋法n染料法n電導(dǎo)法n濾紙潤濕法三、乳狀液類型的鑒別方法三、乳狀液類型的鑒別方法 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(dǎo)法 電導(dǎo)法的原理基于這樣的事實，即一般情況下水比油的電導(dǎo)值高得多。4染色法 染料有油溶性和水溶性之分，前者能溶于油使之染色，

19、后者能溶于水使之染色。 檢驗水包油乳狀液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，說明油是不連續(xù)相。3.2.1.2 影響乳狀液類型的主要因素n相體積n乳化劑的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)n乳化劑的材質(zhì)n兩相的聚積速度n溫度第一節(jié)第一節(jié) 乳狀液類型及鑒別方法乳狀液類型及鑒別方法 1相體積 n水相體積分數(shù)74.02，形成水為外相的O/W型乳狀液；n 水相體積分數(shù)25.98，形成水為內(nèi)相的W/O型乳狀液；n 水相體積分數(shù) 25.9874.02，形成O/W或W/O型乳狀液。圖36 乳狀液內(nèi)相為（A）均勻球形 （B）非均勻球形 （C）非球形2乳化劑的分子形態(tài)“定向楔”理論認為乳化劑分子在油水

20、界面的定向排列就如大頭朝向外相，而小頭朝內(nèi)相的“楔子”一樣，這樣才能加大界面強度。n定向楔理論做為一種假說尚存在不足之處，其中之一就是一價金屬皂的極性頭并不一定比非極性尾粗大，因此有許多例外情況。 圖37乳化劑分子在乳液液滴表面定向吸附示意圖（A）一價皂形成的O/W乳狀液（B）二價皂形成的O/W乳狀液3乳化器材質(zhì) n兩不互溶液體在乳化器中攪拌時，能潤濕器壁的液體易于附著在器壁上從而形成連續(xù)相，即外相，而另一液體則形成內(nèi)相。n按此規(guī)律乳化器材質(zhì)親水性強則形成O/W型乳狀液，否則會形成W/O型乳狀液。n由于玻璃是親水的而塑料是憎水的，故前者易形成O/W型乳狀液而后者易形成W/O型乳狀液。4、兩相的

21、聚積速度 1957年Davis提出，乳狀液的類型取決于兩種液滴的聚結(jié)速度。5溫度 n溫度上升會降低親水基的水化度，從而降低分子的親水性。因此低溫形成的O/W型乳狀液，升溫后，可能轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O型乳狀液。n此轉(zhuǎn)型溫度為表面活性劑親水親油性質(zhì)達適當平衡的溫度，稱為相轉(zhuǎn)變溫度(phase inversion temperature)記作PIT。圖 離子型表面活性劑（A）硬酯酸鈉和（B）軟酯酸鈉濃度與相轉(zhuǎn)變穩(wěn)定間關(guān)系3.2.2 影響乳狀液穩(wěn)定性的因素n3.2.2.1 表面張力n3.2.2.2 界面膜的性質(zhì)n3.2.2.3 界面電荷n3.2.2.4 乳液分散介質(zhì)的黏度n3.2.2.5 固體粉末的加入 3.

22、2.2.1 表面張力 乳狀液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。低的油-水界面張力有助于體系的穩(wěn)定，通常的辦法是加入表面活性劑，以降低體系界面張力。例如：煤油與水之間的界面張力是35-40mN/m,加入適量表面活性劑后，可以降低到1mN/m,甚至10-3mN/m以下。這時，油分散在水中或水分散在油中就容易得多。 3.2.2.2 界面膜的性質(zhì) 界面膜的強度和緊密程度是決定乳狀液穩(wěn)定性的重要因素之一。 為了得到高強度的界面膜和穩(wěn)定的乳狀液： 1）使用足量的乳化劑 2）選擇適宜分子結(jié)構(gòu)的乳化劑3.2.2.3 界面電荷 大部分穩(wěn)定的乳狀液都帶有電荷。 界面電荷來源: 1)離子型表面活性劑作為乳化劑時，乳狀液液滴必

23、然帶電。 2)不能發(fā)生解離的非離子表面活性劑,液滴通過 從水相上吸附離子使自身表面帶電。 3）液滴與分散介質(zhì)發(fā)生磨擦，使液滴表面帶電。結(jié)論：液滴表面的電荷密度越大，乳狀液 的穩(wěn)定性越高。3.2.2.4 分散介質(zhì)的黏度 乳狀液分散介質(zhì)的黏度越大，分散相液滴運動速度越慢，有利于乳狀液的穩(wěn)定。 許多能溶于分散介質(zhì)中的高分子物質(zhì)常用來作增稠劑，以提高乳狀液的穩(wěn)定性。同時，高分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）還能形成較堅固的界面膜,增加乳狀液的穩(wěn)定性。 界面膜的形成與膜強度是影響乳狀液穩(wěn)定性的主要因素。 對于表面活性劑作為乳化劑的體系，界面張力與界面膜性質(zhì)有直接關(guān)系。隨著界面張力降低，界面吸附更多，膜強度增加，有利于

24、乳狀液的形成和穩(wěn)定。 3.2.2.5 固體粉末的加入 處于油水界面時才能起到穩(wěn)定作用。3.2.3 乳化劑及其選擇依據(jù)nHLB值法nPIT法1.HLB值法 HLB可用于衡量乳化劑的乳化效果，是選擇選擇乳化劑的一個經(jīng)驗指標。HLB指表面活性劑分子中親水基部分與疏水基部分的比值，也稱為親水親油平衡值。 HLB=親水基值/親油基值 HLB將表面活性劑結(jié)構(gòu)與乳化效率之間的關(guān)系定量地表示出來。這種數(shù)值主要來自經(jīng)驗值，雖然有時會有偏差，但仍有其實用價值。 HLB數(shù)值在0-40。HLB值越高，表面活性劑親水性越強；HLB值越低，表面活性劑親油性越強。一般而言，HLB8，大都是W/O型乳狀液的乳化劑。HLB10

25、，則為O/W型乳狀液的乳化劑。 下表為HLB值的大致應(yīng)用范圍。 對于大多數(shù)多元醇脂肪酸酯，HLB值計算如下： HLB=20(1S/A) 式中 S酯的皂化值； A脂肪酸的酸值。 例如，甘油單硬脂酸酯的S=161，A=198，則HLB=3.8。 對于皂化值不易得到的產(chǎn)品，如含聚氧乙烯和多元醇的非離子表面活性劑，則可用下式計算： HLB=(E+P)/5 式中 E聚氧乙烯質(zhì)量分數(shù)； P多元醇質(zhì)量分數(shù)。 如果親水基中只有聚氧乙烯而無多元醇，HLB值計算如下： HLB=E/5 如果是混合表面活性劑，其HLB值可用加權(quán)平均法求得： HLB(混合)=fAHLBA(1fA)HLBB fA為表面活性劑A在混合物中

26、的質(zhì)量分數(shù)，這種關(guān)系只能用于A、B表面活性劑無相互作用的場合。 計算出表面活性劑的HLB值后，還需要確定油水體系的最佳HLB值，這樣才能選出適合給定體系的乳化劑。 首先選擇一對HLB值相差較大的乳化劑，例如，Span-60(HLB=4.3)和Tween-80(HLB=15)，利用表面活性劑HLB值的加和性，按不同比例配制成一系列具有不同HLB值的混合乳化劑，用這一系列乳化劑分別將指定的油水體系制備成一系列乳狀液，測定各個乳狀液的乳化效果，可得到圖中的鐘形曲線，“o”代表各個不同HLB值的混合乳化劑，乳化效果可以用乳狀液的穩(wěn)定時間來表示，由圖所示，乳化效果的最高峰在HLB值為10.5處。10.5

27、即為此指定油水體系的最佳HLB值。 最佳HLB值的確定 上述最佳HLB值雖然是由一對乳化劑評價得到的，但它是此油水體系的特性，因此也適用于其他乳化劑。 可以在最佳HLB值下，改變?nèi)榛瘎?，直至找到效果最好的乳化劑?2.PIT法 PIT指乳狀液發(fā)生轉(zhuǎn)相的溫度，即表面活性劑的親水親油性質(zhì)達到適當平衡的溫度，稱為相轉(zhuǎn)變溫度，簡寫為PIT。PITPIT的確定方法的確定方法 將等量的油、水和3%-5%的表面活性劑制成O/W型乳狀液，加熱、攪拌，在此期間可采用稀釋法、染色法或電導(dǎo)法來檢查乳狀液是否轉(zhuǎn)相。 當乳狀液由O/W型變?yōu)閃/O型時的溫度，就是此體系的相轉(zhuǎn)變溫度。 實驗中發(fā)現(xiàn)，在PIT附近制備的乳狀液

28、有很小的顆粒，這些顆粒不穩(wěn)定、易聚結(jié)。 要得到分散度高而且穩(wěn)定性好的乳狀液，對于O/W型乳狀液，要在低于PIT 2-4的溫度下配制，然后冷卻至保存溫度。這樣才能得到穩(wěn)定的乳狀液。 對于W/O型乳狀液，配制溫度應(yīng)高于PIT 2-4，然后再升溫至保存溫度。 PIT與HLB有近似直線的關(guān)系，HLB值越大，則親水性越強，即轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性表面活性劑的溫度越高，PIT越高，配制的O/W型乳狀液穩(wěn)定性也高。 3.2.4 乳狀液的制備 乳狀液的制備是將一種液體以液珠形式分散到另一種與之不相溶的液體中。 在制備過程中會產(chǎn)生巨大的相界面，體系界面能大大增加，而這些能量需要外界提供。 制備穩(wěn)定性好的乳狀液，需要采取適

29、當?shù)娜榛椒ê腿榛O(shè)備。 按照不同的加料方式按照不同的加料方式，常用的乳化方法有以下幾種：n劑在水中法n劑在油中法n瞬間成皂法n混合膜生成法n輪流加液法1.劑在水中法 將乳化劑直接溶于水中，在激烈攪拌下將油加入。 此法可直接生產(chǎn)O/W型乳狀液。若繼續(xù)加油，體系會發(fā)生變型，得到W/O型乳狀液。 此法常用于親水性強的乳化劑，直接制成O/W型乳狀液比較合適。制得的乳狀液顆粒大小不均，穩(wěn)定性較差。 為改善它的性能，常將制得的乳狀液用膠體磨或均化器進行處理。2.劑在油中法（轉(zhuǎn)相乳化法） 將乳化劑加入油相，在激烈攪拌下加入水，水以細小的水珠分散在油中，形成W/O型乳狀液。繼續(xù)加水至體系發(fā)生變型，油由外相轉(zhuǎn)

30、至內(nèi)相，得到O/W型乳狀液。 此法得到的乳狀液顆粒均勻，穩(wěn)定性好。 3.瞬間成皂法 用皂作乳化劑的乳狀液皂作乳化劑的乳狀液可用此法制備。將脂肪酸溶于油中，堿溶于水中，然后在劇烈攪拌下將兩相混合，界面上瞬間生成了脂肪酸鹽，得到乳狀液。 此法較簡單，乳狀液穩(wěn)定性也很好。 4.混合膜生成法 使用混合乳化劑使用混合乳化劑，一個親水，另一個親油，將親水乳化劑溶于水中，親油乳化劑溶于油中。在劇烈攪拌下，將油水混合，兩種乳化劑在界面上形成混合膜。 混合乳化劑如：十二烷基硫酸鈉與十二醇，十六烷基硫酸鈉與十六醇（或膽甾醇）等。 此法制得的乳狀液很穩(wěn)定。 5.輪流加液法 將水和油輪流加入乳化劑，每次只加少量。 對

31、于制備食品乳狀液如蛋黃醬或其他含菜油的乳狀液，此法特別適宜。 乳化設(shè)備乳化設(shè)備 對被乳化的體系施以機械力機械力，使其中的一種液體被分散在另一種液體中。 常用的乳化設(shè)備有：攪拌器、膠體磨、均化器和超聲波乳化器。 n攪拌器：設(shè)備簡單，操作方便，適用于多種體系，但只能生產(chǎn)較粗的乳狀液。n膠體磨和均化器：制備的乳狀液液珠細小，分散度高，乳狀液的穩(wěn)定性好。n超聲波乳化器：一般都在實驗室使用，在工業(yè)上使用成本太高。 溶膠的制備-超聲分散法 這種方法目前只用來制備乳狀液。這種方法目前只用來制備乳狀液。 如圖所示，將分散如圖所示，將分散相和分散介質(zhì)兩種不混相和分散介質(zhì)兩種不混溶的液體放在樣品管溶的液體放在樣品

32、管4 4中。樣品管固定在變壓中。樣品管固定在變壓器油浴中。器油浴中。 在兩個電極上通入在兩個電極上通入高頻電流，使電極中間高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生機械振蕩，的石英片發(fā)生機械振蕩，使管中的兩個液相均勻使管中的兩個液相均勻地混合成乳狀液。地混合成乳狀液。 3.2.5 5 乳狀液的破乳乳狀液的破乳 有時為了破壞乳狀液需加入另一種表面活性劑，稱為破乳劑，將乳狀液中的分散相和分散介質(zhì)分開。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開。常用的破乳方法有：n物理法破乳n化學(xué)法破乳1.物理法破乳 常用的有: 電沉降、超聲、過濾、加熱等方法。 n電沉降法：用于W/O型乳狀液，如原油的破乳。電沉降法是在高壓靜電場

33、（電壓約數(shù)十千伏）的作用下，使作為內(nèi)相的水珠聚結(jié)；n超聲法：既可用于形成乳狀液，也可用于破乳，使用強度不大強度不大的超聲波，會發(fā)生破乳；n過濾法：是將乳狀液通過多孔性材料多孔性材料過濾，濾板將界面膜刺破，使乳狀液內(nèi)相聚結(jié)而破乳；n加熱法：是簡便易行的破乳法，提高溫度，分子熱運動加劇，有利于液珠的聚結(jié)，同時，提高溫度會使體系黏度降低，從而降低了乳狀液的穩(wěn)定性，易發(fā)生破乳。 2.化學(xué)法破乳 主要是改變?nèi)闋钜旱慕缑婺ば再|(zhì)，設(shè)法降低界面膜強度或破壞界面膜，達到破乳的目的。 例如，對于用皂作乳化劑的乳狀液，加入無機酸會使脂肪酸皂變成游離脂肪酸失去乳化作用，發(fā)生破乳。 乳狀液中加入使乳化劑親水親油性發(fā)生變

34、化的試劑，也可發(fā)生破乳。 例如，在脂肪酸鈉作乳化劑的乳狀液中加入少量高價金屬鹽，如Ca、Mg、Al鹽，會使原來親水的脂肪酸鈉變?yōu)橛H油的脂肪酸Ca、Mg、Al鹽，而使乳化劑破乳。 3.2.6 乳化和破乳的應(yīng)用n在農(nóng)藥中的應(yīng)用n在金屬加工中的應(yīng)用n在化妝品中的應(yīng)用n乳化瀝青n在原油開采中的應(yīng)用3.3 潤濕功能什么是潤濕過程？ 滴在固體表面上的少許液體，取代了部分固氣界面，產(chǎn)生了新的液固界面。這一過程稱之為潤濕過程 例如：用含有表面活性劑的水溶液潤濕玻璃，玻璃上的空氣就被水取代了。 能增強水或水溶液取代固體表面空氣能力的物質(zhì)稱為潤濕劑。3.3.1 潤濕過程潤濕過程可以分為三類，即：粘濕、浸濕和鋪展

35、（1）粘濕過程 液體與固體從不接觸到接觸，使部分液-氣界面和固-氣界面轉(zhuǎn)變成新的固-液界面的過程 液固g lg sl s 設(shè)各相界面都是單位面積，該過程的Gibbs自由能變化值為： l-sl-gs-gGal-sl-gs-gWG 稱為粘濕功aW 粘濕功的絕對值愈大，液體愈容易粘濕固體，界面粘得愈牢 （2）什么是浸濕過程？該過程的Gibbs自由能的變化值為： 在恒溫恒壓可逆情況下，將具有單位表面積的固體浸入液體中，氣固界面轉(zhuǎn)變?yōu)橐汗探缑娴倪^程稱為浸濕過程 l sg siGW 稱為浸濕功，它是液體在固體表面上取代氣體能力的一種量度，有時也被用來表示對抗液體表面收縮而產(chǎn)生的浸濕能力，故又稱為粘附張力

36、iW液體能浸濕固體0iW 固體浸濕過程示意圖氣液固固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固g-sl-s（3）鋪展過程 等溫、等壓條件下，單位面積的液固界面取代了單位面積的氣固界面并產(chǎn)生了單位面積的氣液界面，這種過程稱為鋪展過程.l sg lg sG S 稱為鋪展系數(shù)，若S0，說明液體可以在固體表面自動鋪展。 等溫、等壓條件下，可逆鋪展單位面積時，Gibbs自由能的變化值為g sg ll sSG 鋪展過程固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣ab液

37、體在固體表面上的鋪展接觸角與潤濕方程 在氣、液、固三相交界點，氣-液與氣-固界面張力之間的夾角稱為接觸角，通常用q表示。接觸角與潤濕方程g- ls - lg- scosq 若接觸角大于90，說明液體不能潤濕固體，如汞在玻璃表面； 若接觸角小于90，液體能潤濕固體，如水在潔凈的玻璃表面。 接觸角的大小可以用實驗測量，也可以用公式計算接觸角與潤濕方程ag l(1cos )Wq 可以利用實驗測定的接觸角和氣-液界面張力，計算潤濕過程的一些參數(shù)ig lcosWq g l(cos1)Sq 能被液體所潤濕的固體，稱為親液性的固體，常見的液體是水，所以極性固體皆為親水性固體。 不被液體所潤濕者，稱為憎液性的

38、固體。非極性固體大多為憎水性固體。 3.3.2 表面活性劑的潤濕作用 1.固體表面性質(zhì) 由潤濕方程可以看出，固體表面能愈高，固體表面能愈高，即越大，愈易潤濕即越大，愈易潤濕。 例如，棉織物的大于防雨布的，所以棉織物易潤濕。凡表面能高于100mN/m的固體，叫做高能表面固體，其表面叫做高能表面；凡表面能低于100mN/m的固體，叫做低能表面固體，其表面叫做低能表面。 按照這個標準，有機固體和無機固體大致分屬于這兩類： 無機固體，如金屬及其氧化物、鹵化物及各種無機鹽，其表面屬于高能表面。 有機固體和高聚物的表面則屬于低能表面。 高能固體表面與一般液體接觸后，體系表面能有較大的降低，能為這些液體所潤

39、濕；低能固體表面的潤濕性能一般來說不好，但隨固液兩相成分與性質(zhì)的不同而有很大變化。另外，固體表面的不均勻性和表面粗糙度對潤濕性能也會產(chǎn)生影響。 2. 表面活性劑 加入表面活性劑是改變體系潤濕性質(zhì)，以滿足實際需要的主要手段。 表面活性劑對固體表面潤濕性的影響，取決于表面活性劑分子在固液界面上定向吸附的狀態(tài)及吸附量。 （1）提高液體的潤濕能力 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，由于它能使lg和ls降低，加大了S值，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。 選擇降低水表面張力能

40、力最強的表面活性劑，即cmc最低的表面活性劑作為潤濕劑。 陽離子表面活性劑通常不能作為潤濕劑使用。原因：它極易吸附在通常帶負電的固體表面上，使帶正電荷的親水基指向固體，而憎水基指向溶液反而增大固面的憎水性，高能表面變成了低能表面，反而不易被水潤濕降低了水對其潤濕性能。 （2）在固體表面發(fā)生定向吸附 n可以是單分子層的，雙分子層的，甚至是多分子層的。nBlodgett很早就發(fā)現(xiàn)了表面活性劑分子從溶液向固面轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。如圖617所示 。n表面活性劑分子的這種排列方式形成所謂的“有序組合體”，關(guān)于有序組合體的研究已成為近二十來年的十分活躍的研究新領(lǐng)域。 圖617 玻璃片（A）插入與（B）拉出溶液時，表

41、面活性劑分子吸附示意圖 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。第三節(jié)第三節(jié) 表面活性劑對固體表面潤濕性能的表面活性劑對固體表面潤濕性能的影響影響 表面活性劑分子在固面的吸附可能是單分子層的物理吸附，也可能是化學(xué)吸附。n比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(xué)吸附，即黃原酸鹽與固面的金屬間生成化學(xué)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

42、，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。使其被水潤濕的能力極大地降低，反而易于吸附在氣泡上，達到泡沫浮選的目的。有關(guān)泡沫浮選的最基礎(chǔ)知識有關(guān)泡沫浮選的最基礎(chǔ)知識 n右圖示出的親水的砂石在表面張力lg和重力P的雙重作用下，在水中會被拉下沉向容器底部。圖615(B)中的憎液的礦石所受的重力與表面張力方向相反，這兩個力之和力方向決定礦石是浮在面上還是沉于水底。n達到與砂石分離目的，n必須滿足條件： 圖6-15 （A）親液與（B）憎液顆粒在液態(tài)中受力示意圖P固體周長qcosglVgglq固體周長cos在實際操作中在實際操作中 n為了增大浮選效率，采取鼓入空氣形成氣泡的方法

43、。n為了極大地富集礦石，往往在浮選液n中加入一些化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)大體n可分為三類：n1.調(diào)節(jié)劑。一般為氨水、石灰水、nCN-1和HS-1物質(zhì)。n2收集劑（或促集劑）。通常為脂肪n酸鹽及其他類這樣的表面活性劑。n3起泡劑。一般為長鏈有機化合物。 圖616 礦物浮選中礦石 與礦渣的分離 能降低高能表面潤濕性的表面活性物常見的有： 重金屬皂類、 高級脂肪酸、 有機胺鹽、 有機硅化合物、 氟表面活性劑等。 3.3.4 潤濕劑潤濕劑 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

44、面的表面活性劑為滲透劑。 潤濕劑的分子結(jié)構(gòu)特點 良好的潤濕劑其疏水鏈應(yīng)具有側(cè)鏈結(jié)構(gòu)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，且親水基應(yīng)位于中部親水基應(yīng)位于中部，或者是碳氫鏈為較短的碳氫鏈為較短的直鏈直鏈，親水基位于末端親水基位于末端。 由于潤濕取決于在動態(tài)條件下表面張力降低的能力，因此，潤濕劑不僅應(yīng)具有良好的表面活性，還要有良好的擴散性，能很快吸附在新的表面上。潤濕劑有陰離子型和非離子型表面活性劑。 陰離子型表面活性劑包括烷基硫酸鹽、磺酸鹽、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸鹽、羧酸皂類、磷酸酯等。 非離子型表面活性劑包括聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物等。 3.3.5 表面活性劑在潤濕方面的應(yīng)用n礦物的泡沫

45、浮選n金屬的防銹與緩蝕n織物的防水防油處理n在農(nóng)藥中的應(yīng)用 3.4 起泡和消泡作用n3.4.1 泡沫的形成及其穩(wěn)定性n3.4.2 表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用n3.4.3 表面活性劑的消泡作用n3.4.4 起泡與消泡的應(yīng)用 “泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為起泡劑。 有時要使用消泡劑，在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧姸?，消除氣泡，防止事故。起泡劑所起的主要作用有：?）降低表面張力（2）使泡沫膜牢固，有一定的機械強度和彈性（3）使泡沫有適當?shù)谋砻骛ざ?3.

46、4.1 泡沫的形成及其穩(wěn)定性一、泡沫的形成一、泡沫的形成 泡沫是氣體分散在液體中的分散體系。氣體是分散相，液體是分散介質(zhì)。被分散的氣泡成多面體形狀。 氣體與液體的密度相差很大，故液體中的氣泡總是很快升至液面，形成以少量液體構(gòu)成的液膜隔開氣體的泡沫。 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。 氣泡交界處的氣泡交界處的PlateauPlateau交界交界 由圖中所示，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

47、向A處，使B處液膜變薄，這是泡沫的一種自動排液過程。 液膜薄至一定程度，會導(dǎo)致液膜破裂，泡沫破壞。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。二、泡沫的穩(wěn)定性 泡沫是一種熱力學(xué)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，影響泡沫穩(wěn)定性的主要因素，就是影響液膜厚度和表面膜強度的因素。影響泡沫穩(wěn)定性的因素影響泡沫穩(wěn)定性的因素n表面張力n界面膜的性質(zhì)n表面張力的修復(fù)作用n表面電荷n泡內(nèi)氣體的擴散1.表面張力 生成泡沫時，液體表面積增

48、加，體系能量（表面能）也相應(yīng)增加。泡沫破壞時，體系能量降低。從能量的角度考慮，低表面張力有利于泡沫的形成，即生成相同表面積的泡沫，所需的功較少，體系能量增加較少。 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。 只有表面膜有一定強度，能形成多面體泡沫時，表面張力的排液作用才能顯示出來。如果液膜的表面張力低，在Plateau交界和平面膜間的壓差就會小，液膜排液的速度就慢，此時低

49、表面張力才有利于泡沫的穩(wěn)定。2.表面張力的自修復(fù)作用 表面張力不僅會影響泡沫的形成，而且在泡沫液膜受到?jīng)_擊變薄時，有使液膜厚度復(fù)原，強度恢復(fù)的作用，即表面張力的修復(fù)作用。 小針輕輕刺入肥皂膜，肥皂膜可以不破，這說明肥皂膜有自修復(fù)作用。 表面張力的修復(fù)作用使泡沫具有良好的穩(wěn)定性。當液膜受到外力沖擊或擾動時，液膜局部變薄，使液膜面積增大，導(dǎo)致此處表面活性劑濃度降低，表面張力增加。 如下圖所示，A處液膜比B處液膜薄。由于B處的表面活性劑濃度高于A處的濃度，所以表面活性劑由B處向A處遷移，使A處的表面活性劑濃度恢復(fù)，同時帶動鄰近的液體一起遷移，使A處的液膜厚度恢復(fù)。 3.界面膜的性質(zhì) 決定泡沫穩(wěn)定性的

50、關(guān)鍵因素在于液膜的強度，液膜的強度主要體現(xiàn)在液膜的表面黏度和彈性。 （1）表面黏度 表面黏度指液體表面單分子層內(nèi)的黏度。它通常是由表面活性劑分子在表面上所構(gòu)成的單分子層產(chǎn)生的。 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(guān)系。而表面黏度越高，泡沫壽命越長。 （2）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(yīng)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。 4.

51、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，大泡變大最終破裂。 氣泡的透過性與液膜的黏度有很大關(guān)系，液膜的表面黏度高，氣體的相對透過率就低，泡沫就越穩(wěn)定性。 表面活性劑吸附于泡沫的液膜上，形成緊密排列的吸附膜，使液膜的表面黏度升高，在阻止氣泡排氣的過程中起了很大作用。5.表面電荷 若泡沫液膜的表面帶有同種電荷，當液膜受到擠壓、氣流沖擊或重力排液，會使液膜變薄，當液膜薄到一定程度大約為100nm時，就會產(chǎn)生電斥作用，阻止液膜繼續(xù)減薄以至破裂。 使用離子型表面活性劑作起泡劑，它在水中離解會產(chǎn)生電荷。 如十二

52、烷基硫酸鈉在水中電離后生成C12H25SO4-離子，使液膜表面帶負電，Na+在液膜內(nèi)，形成兩層離子吸附的雙電層結(jié)構(gòu)，如圖所示。當液膜變薄時，兩表面的電相斥作用開始變得顯著起來，防止液膜進一步變薄。 3.4.2 表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用 純液體不會產(chǎn)生泡沫。 例如，純凈的水不產(chǎn)生泡沫，只有加入肥皂等表面活性劑才能形成泡沫。 能形成穩(wěn)定泡沫的液體，必須有兩個或兩個以上組分。 表面活性劑溶液是典型的易產(chǎn)生泡沫的體系，蛋白質(zhì)及其他水溶性高分子也能形成穩(wěn)定的泡沫。不僅水溶液，非水溶液也能產(chǎn)生泡沫。 起泡性好的物質(zhì)稱為起泡劑。 一般肥皂、洗衣粉中的表面活性劑都是起泡劑。 起泡劑只在一定條件下（攪拌、鼓氣

53、等）具有良好的起泡能力，但生成的泡沫不一定持久。 例如，肥皂與烷基苯磺酸鈉都是良好的起泡劑，但肥皂生成的泡沫持久性好，后者卻較差。 為了提高泡沫的持久性，會加入增加泡沫穩(wěn)定性的表面活性劑，稱為穩(wěn)泡劑。 如月桂酸單乙醇酰胺、十二烷基葡萄糖苷等，都是穩(wěn)泡劑。 表面活性劑的泡沫性能包括起泡性能和穩(wěn)泡性能兩個方面。 起泡性能用“起泡力”來表示，即泡沫形成的難易程度和生成泡沫量的多少； “泡沫穩(wěn)定性”指生成泡沫的持久性或泡沫壽命的長短。 常用穩(wěn)泡劑n1、天然化合物：明膠和皂素n2、高分子化合物n3、合成表面活性劑3.4.3 表面活性劑的消泡作用3.4.3.1 消泡機理（1）使液膜局部表面張力降低（2）破

54、壞界面膜彈性使液膜失去自修復(fù)作用（3）降低液膜黏度（4）固體顆粒的消泡作用 消除泡沫大致有兩種方法：物理法和化學(xué)法。 工業(yè)上經(jīng)常使用的是化學(xué)法中的消泡劑消泡。常用的消泡劑都是易于在溶液表面鋪展的有機液體。它在溶液表面鋪展時，會帶走鄰近表面層的溶液，使液膜局部變薄，直至破裂，達到消泡的目的。 一般情況下，消泡劑在液體表面鋪展越快，消泡劑在液體表面鋪展越快，液膜變得越薄，消泡作用也越強液膜變得越薄，消泡作用也越強。 能在表面上鋪展，起消泡作用的液體，其表面張力較低，易吸附在溶液表面，使表面局部張力降低，鋪展自此局部開始，同時帶走表面液體，使液膜變薄，泡沫破壞。 有效的消泡劑不但能夠迅速破壞泡沫，還

55、要有持久的消泡能力（即在一段時間內(nèi)防止泡沫生成）。 3.4.3.2 消泡劑消泡劑 常用的消泡劑有以下幾類：(1)支鏈脂肪醇 如二乙基己醇、異辛醇、異戊醇、二異丁基甲醇等。這些消泡劑常用于制糖、造紙、印染工業(yè)中。(2)脂肪酸及其酯 溶解度不大的脂肪酸及其酯，由于毒性極低，適用于食品工業(yè)。 如失水山梨醇單月桂酸酯（Span-20）用于奶糖液的蒸發(fā)干燥，用于雞蛋白和蜜糖液的濃縮，以防止發(fā)泡。(3)烷基磷酸酯 具有低水溶性及大的鋪張系數(shù)，有水溶和非水溶體系。(4)有機硅酮 低表面能及在有機化合物中的低溶性，使其在水溶或非水溶體系中均有突出效果。廣泛用于造紙、明膠、乳膠等工業(yè)中。(5)聚醚類 有聚氧乙烯

56、醚、聚氧乙烯甘油醚等，是性能優(yōu)良的水體系消泡劑。(6)鹵化有機物 有氯化烴、氟有機化合物，常用作消泡劑。高氟化物，表面張力極低，常用于防止非水體系起泡。 應(yīng)用n泡沫滅火n原油開采n發(fā)酵工業(yè)n輕工業(yè)3.5洗滌和去污作用 表面活性劑應(yīng)用最為廣泛、具有最大實用意義的基本特性。 定義：自浸在某種介質(zhì)（一般為水）中的固體表面去除污垢的過程。 洗滌的過程可以表示為： 物體表面污垢洗滌劑介質(zhì) 物體表面洗滌劑介質(zhì) 污垢洗滌劑介質(zhì) 好的洗滌劑必須具有：（1）良好的潤濕性能 （2）能有效的降低被清洗固體與水及污垢與水的界面張力，降低沾濕功 （3）有一定的起泡或增溶作用 （4）能在潔凈固體表面形成保護膜而防止污物重

57、新沉積 污垢的種類（1）油性污垢 纖維織物的主要污垢是油性污垢，它們大多是油溶性的液體或半固體，其中包括動植物油脂、脂肪酸、脂肪醇、膽固醇和礦物油（如原油、燃料油、煤焦油等）。 動物油脂、脂肪酸類與堿作用經(jīng)皂化溶于水。而脂肪醇、膽固醇和礦物油則不為堿所皂化，它們的疏水基與纖維表面有較強的范德華引力，可牢固地吸附在纖維上而不溶于水，但能溶于某些醚、醇和烴類有機溶劑。（2）固體污垢 固體污垢有煤煙、灰塵、泥土、皮屑和鐵銹等。液體污垢和固體污垢經(jīng)?；旌显谝黄鹦纬苫旌衔酃?，往往是油污包住固體微粒，粒徑一般為10-20m，粘附在物品表面。這種混合污垢與物品表面的粘附性質(zhì)，基本上與液體油污相似。 除此以外

58、，有一些污垢被稱為特殊污垢，如：砂糖、淀粉、食鹽、食物碎屑和人體分泌物（汗、血液、蛋白質(zhì)、無機鹽），它們在常溫下能溶于纖維中，有些能通過化學(xué)吸附，牢固地吸附在纖維上難以脫落。污垢的粘附（1）機械粘附 機械粘附主要表現(xiàn)在固體塵土的粘附現(xiàn)象上。由衣料紡織的粗細程度、紋狀及纖維特性不同，結(jié)合力有所不同。 這種污垢幾乎可以用單純的攪拌和振動力將其去除。但當污垢粒子小于0.1m時，就很難去除。夾在纖維中間和凹處的污垢有時也難以去除。（2）靜電力粘附 在水介質(zhì)中，靜電引力一般較弱，但有時污垢也可以通過靜電引力粘附。 例如，纖維素和蛋白質(zhì)纖維的表面在堿性溶液中帶有負電（靜電），而炭黑、氧化鐵等固體污垢粒子在

59、此條件下帶有正電，它們可以通過靜電引力產(chǎn)生粘附。 靜電結(jié)合力比機械結(jié)合力強，因此污垢去除較困難。（3）化學(xué)結(jié)合力 極性固體污垢（如粘土）、脂肪酸、蛋白質(zhì)等與纖維素的羥基之間通過形成氫鍵或離子鍵的化學(xué)結(jié)合力而粘附在纖維上。 這類污垢用通常的洗滌方法很難去除，需要采取特殊的化學(xué)處理，使之分解、去除。（4）分子間力粘附 物品和污垢以分子間范德華力（包括氫鍵）結(jié)合。 例如，油污在各種非極性板材上的粘附，油污的疏水基通過與板材間的范德華力，將油污吸附在高分子板材的表面，污垢與表面一般無氫鍵形成，但若形成氫鍵，則污垢難以去除。 天然纖維制品如：棉、麻和絲織品與血漬的粘附，棉麻織物的纖維上有大量羥基存在，絲

60、織物的主要成分是蛋白質(zhì)，含有大量的多肽，血漬可以通過氫鍵與織物粘附，很難去除。3.5.1 .5.1 液體污垢的去除第一步：洗滌液（介質(zhì)加洗滌劑）潤濕被洗物表面，否則洗滌液的洗滌作用難以發(fā)揮。 水在一般天然纖維（棉、毛等）上的潤濕性較好，在人造纖維（如聚丙烯、聚酯等）上的潤濕性往往較差。一般洗滌液在濃度稍大（cmc）時，能很好地潤濕纖維表面。 第二步：油污的去除 液體油污的去除是通過“卷縮”機理實現(xiàn)的。液體油污原來以鋪展的油膜存在于表面，將被洗物浸入洗滌液后，洗滌液優(yōu)先潤濕固體表面，而使鋪展的油膜卷縮成油珠，如圖所示。 a.界面上的油膜 b.有表面活性劑時油膜卷縮成油珠 油水界面與固體之間形成的