膠體與表面化學

關于膠體與表面化學第1頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六第一節(jié)表面活性劑概述東北石油大學石油工程學院第2頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六表面活性劑概述一、表面活性劑定義二、

表面活性劑的結構特點第3頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六一、表面活性劑的定義

如圖油酸鈉在濃度很低時，可將水的表面張力自72mN·m-1降到約25mN·m-1。而一般的無機鹽(如NaCl)水溶液，在濃度較稀時，對水的表面張力幾乎不起作用，甚至使表面張力稍為升高，第4頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六一、表面活性劑的定義

（1）：肥皂，洗衣粉，油酸鈉（2）：乙醇，丁醇，己醇（低分子量的極性有機物）（3）：無機鹽類NaCl、KNO3、HCl、NaCl。第5頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六二、表面活性劑的結構特點1

、分子結構特點2、

分子結構雙親性的特性兩親結構使活性劑分子在溶于水后，親水基受到水分子的吸引，親油基受到水分子排斥，而不穩(wěn)定，只有浮于液面，親油基伸向氣相才能穩(wěn)定，平衡。兩親結構親油基第6頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六二、表面活性劑的結構特點親油基親油基親油基親油基親油基親油基親油基3、表面活性劑雙親結構的表示形式第7頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六二、表面活性劑的結構特點4、構成表面活性劑的親油基團和親水基團第8頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六第二節(jié)表面活性劑的分類東北石油大學石油工程學院第9頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六表面活性劑的分類一、表面活性劑的分類二、

各類表面活性劑的結構特點及應用第10頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六一、表面活性劑的分類A按離子型分類

第11頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六一、表面活性劑的分類B按溶解性分類水溶性表面活性劑油溶性表面活性劑C按分子量分類

高分子表活性劑中分子表活性劑低分子表活性劑分子量大于10000分子量1000～10000分子量100～1000D按用途分類

表面活性劑按用途可分為滲透劑，潤濕劑、乳化劑、增溶劑、分散劑、絮凝劑、起泡劑、消泡劑、殺菌劑、抗靜電劑、緩蝕劑、柔軟劑、防水劑、織物整理劑、勻染劑等類。此外，還有有機金屬表面活性劑、含硅表面活性劑，含氟表面活性劑和反應性特殊表面活性劑。第12頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六二、

各類表面活性劑的結構特點及應用（一）陰離子表面活性劑概述定義

陰離子表面活性劑指在水溶液中電離時，生成的表面活性離子帶負電荷的表面活性劑。按親水基分類

陰離子表面活性劑RCOONaR-OSO3NaR-SO3Na

R-OPO3Na2羧酸鹽型硫酸酯鹽型磺酸鹽型磷酸酯鹽型第13頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六陰離子表面活性劑特性

①溶解度隨溫度變化有明顯的轉折點。即存在Krafft溫度點；②一般情況下，陰離子表面活性劑與陽離子表面活性劑的配伍性較差，但在一定條件下復配可以大大提高表面活性；③陰離子表面活性劑的抗硬水能力較差，抗硬水性能強弱順序為：

-SO3Na>-OSO3Na>-OPO3Na2>-COONa；④在疏水鏈與陰離子基團中間引入—（EO）—，可以大大提高抗溫性能；⑤在陰離子基團與疏水鏈之間引入—（PO）—，可以提高其疏水性；⑥酸中穩(wěn)定性不同：-COONa在酸中不穩(wěn)定，析出自由酸。-OSO3Na在酸中可發(fā)生水解而分解。其他兩種陰離子表面活性劑在酸中較為穩(wěn)定。第14頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六1.羧酸鹽類（R-COOM）1.1最大缺點

羧酸鹽陰離子表面活性劑的高價金屬鹽不溶于水，且在酸性條件下容易析出羧酸而不穩(wěn)定，失去表面活性，因此，其抗硬水能力較差。1.2羧酸鹽陰離子表面活性劑的性能改善措施

增加羧基的數(shù)量引入其它親水基團（雷米幫A）

羧酸鹽陰離子表面活性劑屬于肥皂系列，最初用于洗滌用品，通過改性后，可以用于鈣皂分散劑、乳化劑和凈洗劑等。1.3應用

第15頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六2.硫酸酯鹽類（R-OSO3M）硫酸酯鹽C12H25OSO3Na紅油和蒙諾波爾蓖麻油硫酸化產(chǎn)物梯波爾a-烯烴硫酸化產(chǎn)物

脂肪醇酸酯在酸、堿條件下才耐熱，特別在酸性介質中，硫酸酯將水解為硫酸而加速水解。①水解性第16頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六2.硫酸酯鹽類（R-OSO3M）②溶解度規(guī)律A.一價陽離子的烷基硫酸酯鹽的溶解度如下遞減順序：

有機胺離子>NH4+>Na+>K+；B.二價陽離子的硫酸酯鹽溶解度遞減順序：

Mn2+>Cu2+>Co2+>Mg2+>Ca2+>Pb2+>Sr2+>Ba2+③應用良好乳化，起泡劑，用于牙膏。對眼和皮膚有刺激作用。

洗發(fā)香波，化妝品，去污。第17頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六3.磺酸鹽類（R-SO3M）磺酸鹽烷基苯磺酸鈉滲透劑OT拉開粉胰加漂T油酰氯和N-甲基牛膽酸磺化琥珀酸雙酯烷基萘磺酸鈉特點

穩(wěn)定較好，不發(fā)生水解，能夠在酸性介質中使用，熱穩(wěn)定性較好。第18頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六3.磺酸鹽類（R-SO3M）A.制備：烷基苯B.特點：成本低，性能好，用途廣，耐酸、堿，硬水中不沉淀。C.典型產(chǎn)品（十二烷基苯磺酸鈉）ABS磺化劑水解

石油磺酸鹽的主要成分是復雜的烷基苯磺酸或烷基萘磺酸鹽，其余則為脂肪烴及環(huán)烴的磺化物及氧化物。其平均分子量大約在400與580之間(石油磺酸鈉)。石油磺酸鹽常作為乳化劑應用于切削油及農(nóng)藥(可溶性)中，在礦物浮選中作為起泡劑，在燃料油中作為分散劑；高分子量的，則常用作防銹油中的防蝕劑。近年來，大量的石油磺酸鹽被應用用于“三次采油”中,鉆井泥漿添加劑，原油破乳劑等。第19頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六4.磷酸酯鹽類R-OPO3Na2

磷酸酯鹽高級醇磷酸酯二鈉鹽高級醇磷酸雙酯鈉鹽ROPO3M(RO)2PO2M單酯雙酯

抗電解質及抗硬水性較強，凈洗能力好，為低泡性表面活性劑。與烷基硫酸酯及烷基磺酸鹽相比，它具有較高的表面活性，對棉的凈洗性更為優(yōu)越?？捎米鲀粝?、潤濕、乳化、抗靜電和抗腐蝕劑。第20頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六陰離子表面活性劑在油田中的作用酸化起泡作用堵水壓裂液第21頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六（二）陽離子表面活性劑1.定義

在水溶液中離解時生成的表面活性離子帶正電荷的表面活性劑，其親水基主要是N、P、S、I等原子。其中N原子是最常用的表面活性劑。2.種類

表面活性劑中，絕大部分是含氮的化合物，也就是有機胺的衍生物。簡單有機胺的鹽酸鹽或醋酸鹽(RNH2·HCl或RNH2·HAc)可在酸性介質中用作乳化、分散、潤濕劑，也常用作浮選劑及作為顏料粉未表面的憎水劑。有機胺鹽表面活性劑的缺點，是當溶液的pH值較高時(pH>7)，自由胺容易析出，從而失去表面活性。第22頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六（二）陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑R-NH2·HCl 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|CH3第23頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六（二）陽離子表面活性劑3.特性及作用①優(yōu)異的殺菌性能：殺菌能力取決于對細胞的滲透性和對蛋白質的沉淀能力；②良好的吸附性能：由于一般固體表面帶的是負電荷，帶正電的表面活性離子容易強烈地吸附其上。此特性有如下用途：

A.作為礦物浮選劑。陽離子表面活性劑吸附在礦物顆粒表面，使其表面變?yōu)樵魉?，容易附著在憎水的氣泡上而浮選出來；

B.作為乳化劑。主要作為瀝青狀乳狀液制備時的乳化劑。由于碎石表面強烈吸附陽離子表面活性劑而變?yōu)橛H油表面，不僅增加了碎石與瀝青之間的粘結性，也增強了路面的抗水性能；

C.植物柔軟劑。陽離子表面活性劑在固體表面吸附后，疏水的非極性烷基指向空氣，改變了固體表面的摩擦系數(shù)。第24頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六（二）陽離子表面活性劑D.抗靜電劑。由于陽離子表面活性劑在固體表面形成一層連續(xù)的吸附膜，活性的極性基團產(chǎn)生離子導電和吸濕導電，而起抗靜電作用；

E.增強劑。主要用于造紙，離子型的陽離子表面活性劑可作為紙張增強劑吸附在帶負電荷的紙張表面。

F.其它作用。緩蝕劑、防腐劑等典型的陽離子表面活性劑

十六烷基三甲基溴化銨十二烷基二甲基芐基（氯）溴化銨第25頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六（三）兩性離子表面活性劑1.定義：同一分子中同時存在陰、陽、非離子或存在其中兩種離子性質的表面活性劑。2.類型2.1甜菜堿型兩性離子表面活性劑

①定義：陽離子由季銨鹽構成的兩性表面活性劑。RN+(CH3)2CH2-COO--SO3--OSO3--OPO3-②特性A.pH值影響??；B.在pH>7不具有陰離子性；C.磺基甜菜堿具有較強的鈣皂分散能力，尤其分子結構中有-CONH鍵更好第26頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六2.2氨基酸型兩性離子表面活性劑

①定義：陽離子由氨基酸構成的兩性表面活性劑。③特性A.pH值的變化氨基酸兩性離子表面活性劑變?yōu)殛?陽離子型B.在等電點時，陰陽離子同時存在于同一分子內(nèi)，此時溶解度最小，潤濕能力最小，泡沫最低。RNH(CH2)n-COOH-SO3H②類型A.陰離子與陽離子的組合B.陰離子與非離子的組合C.陽離子與非離子的組合第27頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六（四）非離子表面活性劑1.定義

在水溶液中不電離，其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團(一般為醚基和羥基)構成的表面活性劑。親水基主要有：、醚鍵（—O—）、羥基（-OH）

酰胺基（-CONH2）2.特性①穩(wěn)定性高，不受酸、堿、鹽的影響，耐硬水性強；②與其它表面活性劑的配伍性好；③在一般固體上不易發(fā)生強烈吸附；④溶解度大小與溫度有關，存在濁點效應，隨溫度升高大多數(shù)非離子表面活性劑不溶于水；⑤具有高表面活性，其水溶液的表面張力、cmc較低，增溶作用強；⑥泡沫性能較差；⑦毒性小，對皮膚刺激性小。第28頁，共31頁，2022年，5月20日，1點13分，星期六（五）特殊類型表面活性劑

主要是指在表面活性劑的碳氫鏈中氫原子全部或部分被氟原子取代了的表面活性劑。①氟表面活性劑定義②特點

A.疏水作用要比碳氫鏈強;B.相同碳原子數(shù)、相同極性的兩類不同的表面活性劑中，氟表面活性劑的表面活性比一般表面活性劑大得多，其水溶液的表面張力可降至20mN/m以下。C.碳氟鏈不但疏水，而且疏油，表現(xiàn)在全氫表面活性劑在固體表面上的單分子層不能被烷烴液體所潤濕，能降低碳氫化合物液體的表面張力;第29頁，共31頁，2022年，