第四章 表面活性劑

WuhanUniversityofScienceandTechnologyCollegeofChemicalEngineeringandTechnologyChapter4Surfactants化工學(xué)院基礎(chǔ)部物理化學(xué)教研室第四章表面活性劑ColloidandInterfaceChemistry膠體及界面化學(xué)2本章主要內(nèi)容§4.2表面活性劑在溶液界面上的吸附§4.4膠束的加溶作用§4.7表面活性劑的性質(zhì)與分子構(gòu)型§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度§4.5表面活性劑在固體表面的吸附§4.6表面活性劑的HLB值§4.1表面活性劑的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用膠體及界面化學(xué)3第四章表面活性劑

冰淇淋是我們最喜愛的食物；有了洗滌劑我們的生活才能如此美好。若沒有表面活性劑，這兩樣?xùn)|西都不會(huì)有。這真是太可悲了。但是，如果真的沒有了表面活性劑，也不會(huì)有人為沒有冰淇淋和洗滌劑而哭泣。因?yàn)闆]有表面活性劑，人也沒有了。

——英國著名界面化學(xué)家Ckint膠體及界面化學(xué)4第四章表面活性劑

表面活性劑一詞來自英文Surfactant，它實(shí)際上是短語Surface（表面）Active（活性）Agent（添加劑）的縮合詞。有時(shí)也稱Tenside。

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。在一定濃度以上的溶液中形成分子有序組合體，從而具有一系列應(yīng)用功能。膠體及界面化學(xué)5第四章表面活性劑

表面活性劑是一種功能性精細(xì)化工產(chǎn)品。表面活性劑不僅有洗滌去污作用而且有潤濕、乳化、增溶、起泡、柔軟、抗靜電、殺菌等多種性能，因此以表面活性劑為主要成分的清洗劑在民用清洗和工業(yè)清洗中都得到廣泛應(yīng)用。膠體及界面化學(xué)6§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

表面活性劑分類膠體及界面化學(xué)7§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)cIIIIII表面活性物質(zhì)：溶質(zhì)在溶液表面的濃度大于其在溶液本體中的濃度。降低表面張力發(fā)生正吸附。溶入少量就能顯著降低表面張力的物質(zhì)也稱表面活性物質(zhì)或表面活性劑。表面惰性物質(zhì)：溶質(zhì)在溶液表面的濃度小于其在溶液本體中的濃度。增加表面張力發(fā)生負(fù)吸附。膠體及界面化學(xué)8§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑分子親油基團(tuán)（憎水）親水基團(tuán)1.表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO膠體及界面化學(xué)9§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)親油基團(tuán)親水基團(tuán)（C10~18）長鏈全氟(或高氟代)烷基聚硅氧烷基膠體及界面化學(xué)10§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)洗滌性能溶液性能碳原子數(shù)1081618141220起泡性能疏水基團(tuán)的長度達(dá)到一定值才具有表面活性膠體及界面化學(xué)11顯然陽離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會(huì)發(fā)生沉淀而失去活性作用。非離子型陰離子型兩性型陽離子型表面活性劑離子型2.表面活性劑分類§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按化學(xué)結(jié)構(gòu)劃分膠體及界面化學(xué)12陰離子表面活性劑RCOONa

羧酸鹽R-OSO3Na

硫酸酯鹽R-SO3Na

磺酸鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)肥皂牙膏中C12H25OSO3Na 洗衣粉抗靜電劑膠體及界面化學(xué)13陽離子表面活性劑R-NH2·HCl

伯銨鹽

CH3|R-N-HCl

仲銨鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔銨鹽|

CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季銨鹽|CH3§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)膠體及界面化學(xué)14兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH氨基酸型

CH3|R-N+-CH2COO-

甜菜堿型|CH3§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)膠體及界面化學(xué)15R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H

多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH

脂肪醇聚氧乙烯醚§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)膠體及界面化學(xué)16§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按溶解性劃分水溶性表面活性劑、油溶性表面活性劑按用途劃分表面張力降低劑、滲透劑、洗滌劑、潤濕劑、乳化劑、增溶劑、起泡劑、柔軟劑、抗靜電劑、殺菌劑、分散劑、絮凝劑、緩蝕劑、偶聯(lián)劑等元素表面活性劑硅表面活性劑氟表面活性劑膠體及界面化學(xué)17§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按分子量大小劃分低分子量表面活性劑中等分子量表面活性劑100~10001000~10000高分子表面活性劑10000~高分子表面活性劑陽離子陰離子兩性型非離子型海藻酸鈉殼聚糖水溶性蛋白質(zhì)淀粉膠體及界面化學(xué)18§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)兩種新型表面活性劑Gemini型表面活性劑Bola型表面活性劑

由一個(gè)橋連基團(tuán)連接兩個(gè)相同的兩親部分構(gòu)成，有很高的表面活性。

兩親水基間連接疏水鏈而形成的雙親水端基的表面活性劑。生物膜模擬方面有好的應(yīng)用前景?！?.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)Novelionicliquid-typeGeminisurfactants:Synthesis,surfacepropertyandantimicrobialactivityColloidsandSurfacesA395(2012)116–124§4.1表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)Innovativebola-surfactantniosomesastopicaldeliverysystemsof5-fluorouracilforthetreatmentofskincancerInternationalJournalofPharmaceutics353(2008)233–242膠體及界面化學(xué)21§4.2表面活性劑在溶液界面上的吸附見第二章液體表面膠體及界面化學(xué)22§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度1.膠束的形成2.臨界膠束濃度3.cmc的測定方法4.臨界膠束濃度的理論推算5.影響臨界膠束濃度的因素膠體及界面化學(xué)23

表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會(huì)自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束(micelle)。§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。1.膠束(micelle)的形成膠體及界面化學(xué)24§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度球狀膠體及界面化學(xué)25表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，開始形成膠束的最低濃度，簡稱cmc?！?.3表面活性劑的臨界膠束濃度2.臨界膠束濃度(criticalmicelleconcentration)膠體及界面化學(xué)26§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度表面活性劑濃度和表面活性活動(dòng)情況的關(guān)系(a)極稀溶液(b)稀溶液(c)臨界膠束濃度時(shí)的溶液(d)大于臨界膠束濃度時(shí)的溶液膠體及界面化學(xué)27§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度這時(shí)溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對濃度繪制的曲線上會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。cmc圖10.4.6十二烷基磺酸鈉的性質(zhì)與濃度的關(guān)系洗滌作用密度變化電導(dǎo)率表面張力滲透壓摩爾電導(dǎo)率界面張力0.8c/mol·L-1表面活性劑溶液的性質(zhì)膠體及界面化學(xué)28表面張力法

界面張力儀測定不同濃度下的表面張力，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度即cmc濃度?！?.3表面活性劑的臨界膠束濃度3.cmc的測定方法均方根誤差2%~3%，注意在平衡態(tài)測定表面張力。c膠體及界面化學(xué)29電導(dǎo)法§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度c1/2均方根誤差小于2%，注意只適用于離子型表面活性劑電導(dǎo)率c(mnol/L)膠體及界面化學(xué)30§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度折光指數(shù)法染料增溶變色法

分子締合形成膠束時(shí)折光指數(shù)會(huì)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度即cmc濃度。

染料在水和有機(jī)物中的顏色不同。在適量水中加入染料，然后滴加表面活性劑溶液，如果膠束開始形成，染料會(huì)轉(zhuǎn)入膠束內(nèi)核中，從而發(fā)生顏色變化，此時(shí)的濃度即cmc濃度?！?.3表面活性劑的臨界膠束濃度Rapiddeterminationofsurfactantcriticalmicelleconcentrationinaqueoussolutionsusingfiber-opticrefractiveindexsensingFig.1.RefractiveindexversusconcentrationplotforCTACat298KAnalyticalBiochemistry401(2010)144–147§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度Visualizationofanadsorptionmodelforsurfactanttransportfrommicellesolutionstoacleanair/waterinterfaceusingfluorescencemicroscopyJournalofColloidandInterfaceScience357(2011)179–188膠體及界面化學(xué)33§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度CMCmeasurementsTheCMCvaluesweredeterminedatsharpbreakpointsinsurfacetensionagainstthelogarithmoftheconcentrationcurve.Inaddition,theCMCvalueswerefoundtobeinagreementwithmeasuredspecificconductivityanddensity.膠體及界面化學(xué)34§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度SpectrochimicaActaPartA73(2009)150–153膠體及界面化學(xué)35§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度4.臨界膠束濃度的理論推算陰離子型表面活性劑形成的膠束表面活性劑陰離子A–與反離子C+形成的膠束f為活度系數(shù)當(dāng)溶液較稀或F為常數(shù)，則有膠體及界面化學(xué)36§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度膠束生成的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變化為當(dāng)溶液濃度很小時(shí)，(1/n)lnF[Anz-]可忽略，則有膠體及界面化學(xué)37§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度非離子型表面活性劑形成的膠束當(dāng)溶液剛形成膠束時(shí)，第二項(xiàng)可忽略，則有膠束生成的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變化為膠體及界面化學(xué)38§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度

同系物中，親水基相同，碳原子數(shù)多者，cmc小，這是因?yàn)樘荚訑?shù)增加，憎水效應(yīng)增加，容易生成膠束，故cmc下降；類型影響

離子型的cmc比非離子型大，這是因?yàn)殡x子型形成膠束必須克服離子間排斥力，故膠束不易生成；碳鏈長度影響5.影響臨界膠束濃度的因素膠體及界面化學(xué)39

對離子型和非離子型表面活性劑均遵循此規(guī)律，但兩者降低幅度不同，用公式表示如下：

碳?xì)滏湹奶荚訑?shù)增加，非離子型活性劑的cmc下降較快，而離子型下降較慢?！?.3表面活性劑的臨界膠束濃度lgcmc=A-Bnn碳?xì)滏湹奶荚訑?shù)A,B為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，離子型B=0.3，非離子型B=0.5?！?.3表面活性劑的臨界膠束濃度Effectofshortnon-ionicamphiphilesderivedfromethyleneandpropyleneglycolalkylethersontheCMCofSDS§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度ColloidsandSurfacesA,270–271(2005)8–12膠體及界面化學(xué)42

憎水基上帶有極性基團(tuán)或不飽和基團(tuán)的cmc大，這是因?yàn)闃O性基團(tuán)和不飽和基團(tuán)的極化度大，親水性增加，憎水性減小。組成影響§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度

碳氟鏈活性劑明顯低于碳?xì)滏溁钚詣┑腸mc，這是因?yàn)樘挤湹脑魉?yīng)比碳?xì)滏湉?qiáng)的緣故；

碳?xì)滏溣蟹种ЫY(jié)構(gòu)的活性劑比直鏈的活性劑的cmc大，可理解為形成膠束的空間位阻大，膠束不穩(wěn)定不易形成，而空間位阻效應(yīng)引起的負(fù)面影響比憎水效應(yīng)引起的正面影響大；膠體及界面化學(xué)43

當(dāng)碳?xì)滏溝嗤瑫r(shí)，無論是離子型還是非離子型表面活性劑，親水基的不同對cmc影響較小。親水基的親水性強(qiáng)時(shí)，其cmc稍大。同價(jià)反離子的變換影響較小，但價(jià)數(shù)變化影響較大，價(jià)數(shù)增加，cmc減小。§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度

對聚氧乙烯型表面活性劑，親水基變化影響不大，但鏈長增加，cmc增大：lgcmc=A+Bn膠體及界面化學(xué)44

無機(jī)鹽對離子型活性劑有顯著影響，其中起主要作用的是活性劑離子的反離子，反離子價(jià)數(shù)越高，水合半徑越大，則影響越大，反離子的存在使cmc降低，這是因?yàn)榉措x子的加入使極性離子間的斥力降低，而有利于膠束形成。對非離子型活性劑，無機(jī)鹽影響不大。§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度添加劑的影響

一般的表面活性劑均是工業(yè)品，雜質(zhì)的存在或在無機(jī)鹽存在時(shí)，對活性劑的cmc會(huì)產(chǎn)生影響。無機(jī)鹽膠體及界面化學(xué)45A、長鏈的極性有機(jī)物，由于他們的水溶性很差，在表面活性劑中只能存在于膠束中而使cmc降低。如十二烷基硫酸鈉中含有十二醇時(shí)，cmc降低。極性有機(jī)物§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度

少量極性有機(jī)物如脂肪醇、胺、酸等，可使表面活性劑的cmc發(fā)生很大的變化，如最低點(diǎn)現(xiàn)象。膠體及界面化學(xué)46§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度B、低分子量的極性有機(jī)物如尿素、甲酰胺、乙二胺等，它們有很強(qiáng)的水溶性，與水有很強(qiáng)烈的相互作用，從而能通過改變?nèi)軇┑男再|(zhì)使膠束不易形成，cmc增大，同時(shí)，這類添加劑還增加活性劑的溶解度，也使cmc增大。C、強(qiáng)極性添加物如果糖、木糖等的存在使cmc下降。膠體及界面化學(xué)47§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度非離子型濁點(diǎn)cloudpoint溫度影響離子型Krafftpoint

隨著溫度升高溶解度慢慢增大，達(dá)到某一值后迅速增加。

隨著溫度升高溶解度減小而出現(xiàn)渾濁。膠體及界面化學(xué)48§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度

膠束大小的量度是膠束聚集數(shù)n，即締合成一個(gè)膠束的表面活性劑分子或離子單體的平均數(shù)，一般常用光散射法測定膠束聚集數(shù)（測定分子量，除以單體分子量即為聚集數(shù)）6.膠束的大小散射：當(dāng)入射光波長大于分散相粒子尺寸時(shí)，在光前進(jìn)方向之外所觀察到的發(fā)光現(xiàn)象。必要條件，λ光>d粒子。

膠體粒子的大小(10-7-10-9m)，λ可見光>10-9m，因此，膠體粒子可產(chǎn)生光散射。膠體及界面化學(xué)49瑞利散射公式I0：入射光強(qiáng)度n,n0為分散相及分散介質(zhì)的折射率；λ大，散射弱，但透射強(qiáng)，如黃、紅；λ小，散射強(qiáng)，如蘭、紫。對真溶液，雖然滿足λ>d粒子（d<10-9m），但由于真溶液是均相體系，是熱力學(xué)穩(wěn)定的體系，n=n0,I=0；對粗分散體系，由于不滿足λ>d粒子條件，故無散射，可見，光的散射是區(qū)別溶膠與真溶液及粗分散體系的重要特征。§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度膠體及界面化學(xué)50

憎水基鏈長增加，膠束聚集數(shù)增加，由于半徑增大，表面層面積增大（對球形或橢球形）；加入無機(jī)鹽使離子型活性劑膠束聚集數(shù)上升，這是因?yàn)榉措x子使極性離子的斥力減少，極性離子間靠得更近，聚集數(shù)上升，但無機(jī)鹽對非離子活性劑的聚集數(shù)影響不大；溫度升高使非離子活性劑的聚集數(shù)明顯升高，而對離子型活性劑的聚集數(shù)影響不大?！?.3表面活性劑的臨界膠束濃度膠束大小的影響因素膠體及界面化學(xué)51§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度DLScharacterizations膠體及界面化學(xué)52§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度TheproposedmodelfortheinteractionsbetweenPDMA71-b-PAA59andgemini12-6-12inbasicmediawithagradualincreaseofthesurfactant.(Forinterpretationofthereferencestocolorinthisfigurelegend,thereaderisreferredtothewebversionofthisarticle.)膠體及界面化學(xué)53§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度Thehydrodynamicdiameters(Dh)ofthesurfactant/polymermixedsolutiondeterminedbyDLS.JournalofColloidandInterfaceScience333(2009)135–140§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度EffectofNaClonAggregationNumber,Microviscosity,andCmcofN-DodecanoylAminoAcidSurfactantMicelles§4.3表面活性劑的臨界膠束濃度Journalofcolloidandinterfacescience184,527–534(1996)§4.4

膠束的增溶作用膠體及界面化學(xué)56膠束的增溶作用概念增溶原理膠束增溶的特點(diǎn)增溶方式影響增溶作用的因素膠體及界面化學(xué)57§4.4

膠束的增溶作用1.膠束的增溶作用概念

表面活性劑在水溶液中形成膠束后，能使原來不溶或微溶于水的物質(zhì)溶解度顯著增大，這種現(xiàn)象稱為表面活性劑的增溶作用(或加溶作用)。

非極性有機(jī)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。

加溶量應(yīng)為體系含有和不含有表面活性劑膠束時(shí)，被加溶物的溶解度之差。膠體及界面化學(xué)58§4.4

膠束的增溶作用

增溶與普通的溶解區(qū)別：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。溶解會(huì)使溶劑的依數(shù)性發(fā)生變化，但增溶對依數(shù)性影響很小。

增溶與助溶區(qū)別：助溶是由于助溶劑的加入而改變了溶劑的性質(zhì)從而使溶質(zhì)溶解度增加。

增溶與乳化區(qū)別：增溶形成的是熱力學(xué)穩(wěn)定體系，乳化形成的則是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。膠體及界面化學(xué)59§4.4

膠束的增溶作用在脂肪酸鉀同系物水溶液中乙基苯的增溶作用(25℃)膠體及界面化學(xué)60§4.4

膠束的增溶作用

由于膠束的特殊結(jié)構(gòu)提供了從極性到非極性環(huán)境。而物質(zhì)的溶解性要求溶劑具有適宜的極性即相似相溶原理，因此，各類極性和非極性有機(jī)溶質(zhì)都可以在膠束中找到其存身之處。2.增溶原理

經(jīng)X射線衍射證實(shí)，增溶后各種膠束都有不同程度的增大，而整個(gè)溶液的的依數(shù)性變化不大。膠體及界面化學(xué)61§4.4

膠束的增溶作用3.膠束增溶的特點(diǎn)

(1)表面活性劑濃度大于其臨界膠束濃度，即可發(fā)生加溶作用，此時(shí)的表面活性劑濃度仍很小，并未導(dǎo)致溶劑的性質(zhì)發(fā)生顯著變化。

(2)加溶的發(fā)生是個(gè)自發(fā)過程，加溶后被加溶物的化學(xué)勢降低，使體系更趨穩(wěn)定。

(3)體系是透明的均相溶液沒有大的界面存在。加溶體系可以用不同方式達(dá)到。在肥皂溶液內(nèi)加溶某物質(zhì)，可以由過飽和溶液稀釋或由逐漸溶解來完成，兩種過程所得結(jié)果完全相同?！?.4膠束的增溶作用(4）通常溶解過程會(huì)使溶液的依數(shù)性有很大改變，但加溶體系的依數(shù)性變化很小，這說明加溶過程中溶質(zhì)沒有分解成分子或離子，而以團(tuán)族或碎片形式分散在表面活性劑膠束的某一部位。因?yàn)橹挥羞@樣，體系中質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目才不會(huì)增多。膠體及界面化學(xué)63§4.4

膠束的增溶作用4.增溶方式被吸附于膠束表面增溶于膠束內(nèi)部形成柵欄結(jié)構(gòu)增溶于非離子型表面活性劑膠束的極性基之間非極性碳?xì)浠衔锏脑鋈芎瑯O性基團(tuán)的有機(jī)化合物（胺、醇類）的增溶不易溶于水也不溶于烴類有機(jī)溶劑的染料增溶酚類化合物的增溶膠體及界面化學(xué)64§4.4

膠束的增溶作用5.影響增溶作用的因素表面活性劑結(jié)構(gòu)非離子型＞陽離子型＞陰離子型膠束越大，增溶量越大。直鏈型＞支鏈型疏水基含有極性基團(tuán)膠體及界面化學(xué)65§4.4

膠束的增溶作用增溶物的結(jié)構(gòu)膠體及界面化學(xué)66§4.4

膠束的增溶作用無機(jī)鹽效應(yīng)膠體及界面化學(xué)67§4.4

膠束的增溶作用溫度的影響膠體及界面化學(xué)68§4.4

膠束的增溶作用Solubilizationofphenanthreneinpresenceofsurfactant膠體及界面化學(xué)69§4.4

膠束的增溶作用Fittedparametersobtainedfrommicellarsolubilizationprocessofphenanthreneandrecoveriesofphenanthrenefromacombinedprocessofmicellarsolubilizationandcloud-pointextraction膠體及界面化學(xué)70§4.4

膠束的增溶作用themicellarsolubilizationandthecloud-pointextractiontechniquebyanonionicsurfactantTergitol15-S-7JournaloftheChineseInstituteofChemicalEngineers39(2008)337–342膠體及界面化學(xué)71§4.4

膠束的增溶作用（1）乳液聚合；（2）注水驅(qū)油；（3）去污6.增溶的應(yīng)用§4.5表面活性劑在固體表面的吸附膠體及界面化學(xué)72吸附類型影響因素表面活性劑在固體表面的吸附應(yīng)用膠體及界面化學(xué)73§4.5表面活性劑在固體表面的吸附表面活性劑在固體表面上的吸附，在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。例如洗滌、印染、潤濕等都與此現(xiàn)象有密切關(guān)系，尤其是化學(xué)驅(qū)油過程中表面活性劑在地層中的吸附作用倍受重視。因?yàn)樗奈綋p失是影響驅(qū)油效率和經(jīng)濟(jì)成本的關(guān)鍵問題之一。表面活性劑在固體表面上的吸附除遵循溶液吸附的一般規(guī)律外，還有許多獨(dú)特之處，在此著重討論活性劑在固體表面上吸附的特殊性?！?.5表面活性劑在固體表面的吸附長期以來，表面活性劑的吸附也借助于氣一固吸附的理論和公式來處理。其結(jié)果總是難以令人信服。20世紀(jì)80年代以來，先后提出非均質(zhì)表面的二維聚集模型、膠束排斥模型等。朱步瑤教授等人將二階段吸附模型與質(zhì)量作用模型相結(jié)合，導(dǎo)出了適用于表面活性劑吸附的通用等溫線公式。膠體及界面化學(xué)75§4.5表面活性劑在固體表面的吸附

第一類，如十二烷基羧酸鈉在硫酸鋇表面上的吸附等溫線，類似于Langmuir單分子層吸附，簡稱L型。1.吸附類型一般長鏈烷基羧酸鹽都屬于L型。y=2.57116×(1-0.72721x)20°C時(shí)十二烷基羧酸鈉在硫酸鋇上的吸附等溫線膠體及界面化學(xué)76§4.5表面活性劑在固體表面的吸附

第二類，為S型，如十二烷基硫酸鈉(SDS)在Al2O3表面上的吸附等溫線。膠體及界面化學(xué)77§4.5表面活性劑在固體表面的吸附

第三類，為LS型，又稱雙平臺(tái)型，如十二烷基溴化吡啶(DPB)和十二烷基氯化銨(DAC)在Al2O3上的吸附等溫線。膠體及界面化學(xué)78§4.5表面活性劑在固體表面的吸附

有些體系的吸附等溫線比較復(fù)雜，如十三烷基羧酸鉀在石墨上的吸附等溫線。膠體及界面化學(xué)79§4.5表面活性劑在固體表面的吸附2.影響因素(1)溫度的影響

對于離子型表面活性劑，當(dāng)溫度升高時(shí)，活性劑在固體表面的吸附量降低。由于表面活性劑的溶解度隨溫度升高而增大，所以活性劑分子從固-液界面上逃逸的趨勢增加。

對于非離子型表面活性劑，當(dāng)溫度升高時(shí)，活性劑在固體表面的吸附量增加。由于非離子型表面活性劑的溶解度隨溫度升高而減小，所以活性劑分子從液相跑到固-液界面上的趨勢增加。膠體及界面化學(xué)80§4.5表面活性劑在固體表面的吸附(2)表面活性劑碳?xì)滏滈L度的影響

碳原子數(shù)不同的表面活性劑在固體表面上吸附量不同。無論是離子型還是非離子型，也不論吸附劑的本身性質(zhì)如何，碳?xì)滏溳^長的活性劑吸附量比較高。此規(guī)律具有普遍意義。膠體及界面化學(xué)81§4.5表面活性劑在固體表面的吸附

(3)吸附劑極性的影響氧化鋁是極性固體，炭黑是非極性固體。氧化鋁在中性溶液中吸附陽離子型活性劑（如十二烷基氯化銨）的能力比陰離子型活性劑（如十二烷基硫酸鈉）強(qiáng)。這是氧化鋁表面帶負(fù)電性所致。如果用硝酸釷溶液處理氧化鋁，氧化鋁吸附離子以后，其表面變成帶正電荷。因而，吸附十二烷基硫酸鈉的量反而比吸附十二烷基氯化銨的多?！?.5表面活性劑在固體表面的吸附例如AgI溶膠中加入少量Na2SO4，即可使其分散度顯著降低，當(dāng)AgI溶膠中含有C12H25O(C2H4O)6H時(shí)，即使加入較大量的Na2SO4，AgI溶膠仍能保持良好的分散狀態(tài)，而且表面活性劑量越大，溶膠的穩(wěn)定性越好?？墒牵谔亢诒砻嫔鲜榛蛩徕c和十二烷基氯化銨的吸附量相差甚微，而且吸附量也要比氧化鋁低得多。這個(gè)現(xiàn)象可能是非極性基團(tuán)朝向固體表面所致。表面活性劑吸附在固體表面，還可以改變分散體系的穩(wěn)定性，起到保護(hù)膠體的作用。膠體及界面化學(xué)83§4.5表面活性劑在固體表面的吸附二氧化鈦、氧化鋁、鈦鐵礦等固體吸附劑，當(dāng)pH增加時(shí)，對陰離子型活性劑吸附量下降，而陽離子型活性劑正好相反。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因，與吸附劑在溶液中的界面性質(zhì)有關(guān)。這些吸附劑在pH高時(shí)，表面帶負(fù)電，因此容易吸附陽離子型表面活性劑，在pH比較低時(shí)帶正電，也就比較容易吸附陰離子型表面活性劑。（4）溶液的pH和外加鹽類的影響無機(jī)鹽的存在會(huì)使活性劑的吸附等溫線上的平衡濃度向低濃度區(qū)移動(dòng)，外加的無機(jī)鹽濃度愈大，則等溫線的移動(dòng)距離也愈大。這是由于外加鹽類降低了活性劑的CMC之故。膠體及界面化學(xué)84§4.5表面活性劑在固體表面的吸附由于水溶性大分子與表面活性劑競爭吸附位，因而加入大分子后可使表面活性劑的吸附量降低。研究結(jié)果表明，羧酸鹽表面活性劑中加入0.1％的聚丙烯酰胺（Mw＝1.571×107，水解度為29.7%)后，每克油砂（勝利油田）表面上吸附羧酸鹽的量由6.60mg降至4.90mg。（5）大分子的影響膠體及界面化學(xué)85§4.5表面活性劑在固體表面的吸附3.表面活性劑在固體表面的吸附應(yīng)用表面活性劑在固體表面上吸附的最大實(shí)際應(yīng)用，是改變固體表面潤濕性。例如，大多數(shù)礦物是親水性的，而含量很低，在冶煉前要先設(shè)法提高其品位，靠泡沫浮選即可達(dá)到此目的。先將含有Mo,Cu等金屬的礦苗研細(xì)成0.1~0.01um的粉末，傾入大水池內(nèi)，因?yàn)榈V末是親水性的，故沉于池底。若加入表面活性劑作為捕集劑，而加入大分子作為抑制劑，當(dāng)表面活性劑被吸附后，礦物表面變?yōu)樵魉?。通入氣體，礦末即附在氣泡上，升到液面，用薄片刮走，礦渣則仍留在池底，這樣就可得到高品位的礦苗。利用大分子與表面活性劑競爭吸附的特點(diǎn)控制表面活性劑在礦苗上的吸附量，使之達(dá)到捕集劑的單分子覆蓋度達(dá)最佳比例（一般為5％~15％），此時(shí)氣泡粘附的礦苗最多，即浮選效果最好。膠體及界面化學(xué)86§4.5表面活性劑在固體表面的吸附

不同固體的表面疏水性往往不一樣，在水中，疏水性大的固體粒子表面易于吸附空氣泡，在氣泡浮力的作用下上浮，而與其它親水性固體粒子分離。這一原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中稱被稱為泡沫浮選。泡沫浮選膠體及界面化學(xué)87§4.5表面活性劑在固體表面的吸附

泡沫浮選最古老、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域是礦物浮選。在浮選前，首先將礦石粉碎至一定大小，以利于隨氣泡漂??；然后加水制成礦漿，再加入浮選劑，攪拌或通入空氣，形成泡沫進(jìn)行浮選。大多數(shù)天然礦物的表面是親水的，易為水所潤濕。因而，必須加入表面活性劑作為捕收劑和起泡劑。有時(shí)還加入表面活性劑作為調(diào)節(jié)劑，對捕收劑起促進(jìn)或抑制作用，以達(dá)到對混合礦物作選擇性浮選的目的。表面活性劑可以選擇性地改變礦物的疏水性，從而使浮選幾乎可用于所有的礦石，同時(shí)它又有利于礦漿形成泡沫，以作為浮選的分離手段。膠體及界面化學(xué)88§4.5表面活性劑在固體表面的吸附陰離子捕收劑陽離子捕收劑§4.6表面活性劑的HLB值膠體及界面化學(xué)89親水親油平衡

HLB與表面活性劑應(yīng)用關(guān)系

HLB值測定方法膠體及界面化學(xué)90

表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團(tuán)的不同，很難用相同的單位來衡量，所以Griffin提出了用一個(gè)相對的值即HLB值來表示表面活性物質(zhì)的親水性。1.親水親油平衡(hydrophile-lipophilebalance)§4.6表面活性劑的HLB值HLB值表示表面活性劑的親水親油性強(qiáng)弱的數(shù)值。膠體及界面化學(xué)91§4.6表面活性劑的HLB值例如：石蠟無親水基，所以HLB=0 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0～20之間。對非離子型的表面活性劑，HLB的計(jì)算公式為：非離子型表面活性劑HLB值=親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量×100/5離子型表面活性劑的HLB值介于1～40之間。膠體及界面化學(xué)92§4.6表面活性劑的HLB值離子型表面活性劑HLB=∑(親水基團(tuán)HLB)+∑(親油基團(tuán)HLB)+7混合型表面活性劑HLB混合=∑(HLBi×qi)膠體及界面化學(xué)93

根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑。例如：HLB值在2～6之間，可作油包水型的乳化劑；8～10之間作潤濕劑；12～18之間作為水包油型乳化劑。HLB值02468101214161820 ||———||——||——||——||

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§4.6表面活性劑的HLB值2.HLB與表面活性劑應(yīng)用關(guān)系常見表面活性劑的HLB值膠體及界面化學(xué)94§4.6表面活性劑的HLB值3.HLB值測定方法分布系數(shù)法

將水和油（通常采用辛烷）放在一起，再加入表面活性劑，使其在油相和水相之間達(dá)到平衡。然后測定表面活性劑在水中的濃度cW和在油相中的濃度cO，將所求得的濃度代入下式即可求得所加表面活性劑的HLB值。HLB值的測定方法多種多樣。膠體及界面化學(xué)95§4.6表面活性劑的HLB值氣液色譜法

色譜法分離混合物的能力，決定于基質(zhì)對各組分極性大小。若用一標(biāo)準(zhǔn)的混合物，那么根據(jù)基質(zhì)的分離能力，就可以標(biāo)定基質(zhì)的極性大小。Becher等人以表面活性劑作為基質(zhì)，用色譜法作為工具，測定分離某混合物的能力可作為HLB值的一種度量。這種方法大多使用于非離子型表面活性劑的測定?！?.6表面活性劑的HLB值Greenwaldetal.methodcalibrationcurve.Waternumbervs.HLBvaluesobtainedusingoleicacid–sodiumoleateandsodiumoleate–docecylsulfatemixtures.膠體及界面化學(xué)97§4.6表面活性劑的HLB值C10H21PO3H2,C12H25PO3H2,C13H27PO3H2phosphonicacidsandtheirmonoanddisodicsalts.HLBvaluescomputedbythewaterindexmethodvs.surfactantchainlength.ColloidsandSurfacesA,2008,316(1–3),131–135§4.7表面活性劑的性質(zhì)與分子構(gòu)型膠體及界面化學(xué)98親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的親水親油能力親水基團(tuán)位置的影響親油基中支鏈的影響分子量的影響膠體及界面化學(xué)99§4.7表面活性劑的性質(zhì)與分子構(gòu)型1.親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的親水親油能力

經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)疏水基分子量和碳原子數(shù)相同時(shí)，表面活性劑親水基團(tuán)的親水性強(qiáng)弱次序如下：親油基團(tuán)的親油性強(qiáng)弱次序如下：烷烴基>烯烴基>芳香族脂肪鏈>芳香烴基>–(C3H6O)–膠體及界面化學(xué)100§4.7表面活性劑的性質(zhì)與分子構(gòu)型2.親水基團(tuán)位置的影響

親水基團(tuán)的位置處在碳?xì)滏溎┒说幕钚詣?，其洗滌能力比處在中間的要強(qiáng)，相反親水基團(tuán)位于中間的具有很好的潤濕能力和滲透能力。對于起泡能力，也是極性基團(tuán)位于中間較好。

含有苯環(huán)的表面活性劑中，親水基團(tuán)在苯環(huán)上的位置不同其性能也不同。琥珀酸二異辛酯磺酸鈉洗滌劑滲透力強(qiáng)對位洗滌能力強(qiáng)，鄰位潤濕能力強(qiáng)。膠體及界面化學(xué)101§4.7表面活性劑的性質(zhì)與分子構(gòu)型3.親油基中支鏈的影響

對于具有同一親水基團(tuán)的表面活性劑，在碳原子數(shù)相同的情況下，含有支鏈者滲透能力更強(qiáng)，直鏈表面活性劑洗滌能力強(qiáng)。正十二烷基苯磺酸鈉去污能力強(qiáng)四聚丙烯苯磺酸鈉潤濕和滲透能力強(qiáng)膠體及界面化學(xué)102§4.7表面活性劑的性質(zhì)與分子構(gòu)型4.分子量的影響

對于同一類型的表面活性劑，若憎水基團(tuán)中碳原子數(shù)增加，cmc值及溶解度皆隨之減小，降低表面張力的能力增強(qiáng)，因此洗滌、乳化、分散能力增強(qiáng)。

相反，分子量較小的表面活性劑，其潤濕、滲透作用較好。C16H33SO4Na>C14H29SO4Na>C12H25SO4Na洗滌C16H33SO4Na<C14H29SO4Na<C12H25SO4Na潤濕膠體及界面化學(xué)103§4.7表面活性劑的性質(zhì)與分子構(gòu)型以聚氧乙烯、聚氧丙烯嵌段共聚物(pluronics),HO(CH2CH2O)a·(CH2CH2CH2O)b·

(CH2CH2O)cH為例，若聚氧乙烯基多，則親水性強(qiáng)，聚氧丙烯基多，則親油性強(qiáng)。若兩者比例不變，可保持一定的HLB值，故可得到不同分子量而相同HLB值的表面活性劑。當(dāng)相對分子質(zhì)量達(dá)幾千時(shí)，即為高分子表面活性劑，一般具有破乳作用。例如，我國油田長期以來廣泛使用的原油破乳劑:SP169,2070和BP121等均為這一類嵌段共聚物。當(dāng)相對分子質(zhì)量超過一百萬時(shí)，則屬于超高分子質(zhì)量的表面活性劑，其破乳能力有所提高，也可用作絮凝劑等，但降低表面張力的能力卻極差?！?.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜膠體及界面化學(xué)104反膠束囊泡不溶性薄膜

LB膜膠體及界面化學(xué)105§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜1.反膠束（reversemicelle）反膠束的結(jié)構(gòu)特征親水基朝內(nèi)形成內(nèi)核，憎水基朝外構(gòu)成外層；聚集數(shù)和尺寸均較小，形狀主要為球形；形成不是熵推動(dòng)，而是焓變起作用；表面活性劑在非水溶劑中形成的聚集體。表面活性劑中極性基的性質(zhì)在締合過程中起主要作用，離子型活性劑通常形成較大的反膠束。膠體及界面化學(xué)106§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜

一般的干洗劑由非極性溶劑（如四氯乙烯）加表面活性劑組成。衣服的油污溶于溶劑而極性污物增溶于反膠束的內(nèi)核而除去；反膠束的應(yīng)用干洗萃取蛋白質(zhì)溶劑中極性物質(zhì)或極性基有進(jìn)入反膠束內(nèi)核的趨勢，所以可以通過靜電作用進(jìn)行蛋白質(zhì)萃取。制備超細(xì)粉末由于反膠束的尺寸是納米級(jí)的，因此，將強(qiáng)極性的金屬離子包容于膠束的內(nèi)核后，令其與氨水生成沉淀，通過分離、洗滌、干燥、煅燒處理后即得納米氧化物?！?.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜Tomakeastablereversemicelle,asolutionofZnAc2·2H2OorTAAwasaddedintoamixtureofcyclohexaneandTritonX-100,followedbydropwiselyaddingasmallamountofn-butanolasaco-surfactantunderstirring.Afterthemixturebecameclear,a1:1molarratioofzinc-ion-containingmicellemixedwithsulfur-containingmicelle,stirredwiththeaidofultrasoundforthedesiredtime,yieldsayellowishemulsion.ZnSnanoparticleswerepreparedbyasimplereversemicellereactioninvolvingTritonX-100asasurfactant.Meanwhile,ZnOnanoparticlesweresuccessfullysynthesizedfollowedbythecalcinationoftheZnSnanoparticlesat500?C.§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜TheXRDspectrumandTEMimageoftheZnSnanopowderpreparedbyreversemicelleafterrotaryevaporation,washing,andvacuumdrying.§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜TheXRDspectrumandTEMimageoftheZnOnanopowders.ColloidsandSurfacesA,360(2010)205–209膠體及界面化學(xué)110§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜2.囊泡（vesicle）

兩親分子形成的雙層結(jié)構(gòu)叫囊泡。脂質(zhì)體(liposome)是一種特殊的囊泡，由磷脂形成的封閉雙層結(jié)構(gòu)，是人類最早發(fā)現(xiàn)的囊泡體系。囊泡的結(jié)構(gòu)：外殼由兩個(gè)兩親分子尾對尾地結(jié)合所組成，內(nèi)層由微水相組成。膠體及界面化學(xué)111§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜穩(wěn)定性自發(fā)形成的囊泡一般為穩(wěn)定體系，但囊泡分散液一般只具有暫時(shí)的穩(wěn)定性，多室囊泡越大越穩(wěn)定。包容性可按照溶質(zhì)的極性不同把它們包容在不同的部位。囊泡的這種特性使其具有同時(shí)運(yùn)載水溶性和非水溶性物質(zhì)的能力。囊泡的性質(zhì)囊泡的形狀：一般以球型、橢球型或扁球型存在。囊泡的大小：一般以單室囊泡和多室囊泡存在，大小在30~100nm。膠體及界面化學(xué)112§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜囊泡研究的應(yīng)用（1）生物膜囊泡是研究和模擬生物膜的最佳體系。對囊泡的研究既有助于認(rèn)識(shí)生物膜的奧秘，也為仿生技術(shù)的發(fā)展提供了途徑。（2）藥物載體（3）反應(yīng)微環(huán)境§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜TEMimagesofthecalcinedmesoporoussilicavesiclessynthesizedusingdifferentamountsofNaF0.05M(A)and0.1M(Binsetimageisatahighermagnification)whenP103:SDS=1:1.72.MicroporousandMesoporousMaterials131(2010)21–27膠體及界面化學(xué)114§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜3.不溶性薄膜水油空氣將一滴油在干凈的水面可能出現(xiàn)三種情況：

油滴停在水面上不展開出現(xiàn)一個(gè)“透鏡”形狀的液滴；展開成薄膜，均勻的分布在表面上，并有光的干涉色彩，形成有一定厚度的雙重膜；展開成一單分子層薄膜，多余部分形成“透鏡”狀液滴。膠體及界面化學(xué)115§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜恒溫恒壓下體系的展開系數(shù)變化式中SO/W為展開系數(shù)，若SO/W>0，則油能在水面自動(dòng)展開，即第二、三種情況；若SO/W<0，則為第一種情況?；衔颯O/W化合物SO/W異戊醇44.0硝基苯3.8正辛醇35.7己烷3.4庚醇32.2鄰溴甲苯3.3油酸24.6二硫化碳8.2苯8.8二碘甲烷-26.5膠體及界面化學(xué)116§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜不溶性單分子膜

以上討論的是親水性較差的長鏈醇、酸等化合物，因其不溶于水能在水面上展開形成單分子層的不溶性膜。

這些不溶性物質(zhì)親水基團(tuán)向水，而憎水基團(tuán)排列于水面。膠體及界面化學(xué)117§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜p

為表面壓，g0為純水的表面張力，g為溶液的表面張力。由于g0>g，所以液面上的浮片總是推向純水一邊。

由實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)表面壓的存在。在純水表面放一很薄的浮片，在浮片的一邊滴油，由于油滴在水面上鋪展，會(huì)推動(dòng)浮片移向純水一邊，把對單位長度浮片的推動(dòng)力稱為表面壓。1917年Langmuir設(shè)計(jì)了直接測定表面壓的儀器。表面壓膠體及界面化學(xué)118§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜

圖中K為盛滿水的淺盤，AA是云母片，懸掛在一根與扭力天平刻度盤相連的鋼絲上，AA的兩端用極薄的鉑箔與淺盤相連。XX是可移動(dòng)的邊，用來清掃水面，或圍住表面膜，使它具有一定的表面積。在XXAA面積內(nèi)滴加油滴，油鋪展時(shí)，用扭力天平測出它施加在AA邊上的壓力。這種膜天平的準(zhǔn)確度可達(dá)1×10-5N/m。Langmuir膜天平膠體及界面化學(xué)119§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜

如果用表面壓p對表面積A作等溫線(p-A圖)，可以看到p-A圖，因分子的本性不同或溫度不同而不同。當(dāng)表面膜行為象二維理想氣體時(shí)，它的狀態(tài)方程為：

用該公式，如已知蛋白質(zhì)的質(zhì)量和鋪成單分子膜的面積A，測出表面壓p，可計(jì)算出蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。表面膜狀態(tài)方程膠體及界面化學(xué)120§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜

用帶有壓力控制的膜天平，將氣-液界面上的單分子膜轉(zhuǎn)移到固體基板上，組建成單分子膜或多分子層膜稱為LB膜。4.LB膜(Langmuir-Blodgettfilm)均勻、分子層次排列有序、結(jié)構(gòu)靈活可變等優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)膜的厚度從n

?~nnm；有高度各向異性的層狀結(jié)構(gòu)；膠體及界面化學(xué)121§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜LB膜的種類X累積Y累積Z累積膠體及界面化學(xué)122§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜

在微電子超薄抗蝕層、生物傳感器、液晶定向?qū)雍图晒鈱W(xué)等方面具有重要的應(yīng)用。形成LB膜的物質(zhì)各種兩親型分子，基團(tuán)數(shù)大于10；聚合物如聚對苯撐乙烯撐、聚吡咯、聚苯胺等；芳香族大環(huán)化合物，如卟啉、酞菁等。LB膜的應(yīng)用

脂肪酸LB膜具有非常好的絕緣性能，單層電阻達(dá)109Ω以上?！?.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜thiomacrocyclicionophore4-phenyl-4-sulfide-11-(1-oxodecyl)-1,7-dithia-11-aza-4-phosphacyclotetradecanehasproventoformLangmuirandLangmuir–Blodgett(LB)films.§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜Fig.2.Surfacepressure–areaisothermsforLangmuirfilmsofcompoundIVondifferentsubphases:(a)water,(b)0.05Maqueoussolutionofcopper(II)ions.§4.8囊泡和不溶性薄膜、LB膜AFMimagesofaLBfilmdepositedat10mN/mfroma0.05Mcopperionsubphase:(a)tappingmode,area10×10μm,(b)contactmode,2×2μm.JournalofColloidandInterfaceScience301(2006)585–593§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用膠體及界面化學(xué)126起泡和消泡作用表面活性劑的潤濕作用表面活性劑的滲透作用分散和絮凝作用乳化作用洗滌與去污作用膠體及界面化學(xué)127

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。1.起泡和消泡作用§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用膠體及界面化學(xué)128泡沫的形成及其穩(wěn)定性§4.9表面活性劑的重要應(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(qiáng)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。膠體及界面化學(xué)129表面活性劑在外界作用下產(chǎn)生氣泡的難易程度加壓通氣、攪拌§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用W外=ΔE=As膠體及界面化學(xué)130§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用表面活性劑的起泡機(jī)理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：降低氣—液界面張力，使泡沫體系穩(wěn)定；在液膜上形成雙層吸附；表面活性劑的親油基相互吸引、拉緊，使吸附層的強(qiáng)度提高；離子型表面活性劑因電離而使泡沫荷電，其相互斥力阻礙了表面活性劑的接近和聚集。膠體及界面化學(xué)131表面活性劑的穩(wěn)泡性天然化合物高分子化合物合成表面活性劑§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用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(huì)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。膠體及界面化學(xué)132

在制糖、制藥、微生物工程、發(fā)酵釀造工業(yè)以及減壓蒸餾、溶液濃縮和機(jī)械洗滌過程中泡沫太多，要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧?qiáng)度，消除氣泡，防止事故。表面活性劑的消泡作用§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用消泡劑天然油脂、礦物油固體顆粒合成表面活性劑膠體及界面化學(xué)133

表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達(dá)到所需的目的。

例如，要農(nóng)藥潤濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑；泡沫浮選；采油等；

如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90°。2.表面活性劑的潤濕作用§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用膠體及界面化學(xué)134§4.9表面活性劑的重要應(yīng)用3.表面活性劑的滲透作用廣泛應(yīng)用于印染和紡織工業(yè)中。

染料溶液或和染料分散液中必須使用滲透劑，以使染料均勻滲透到織物中。

滲透劑TritonX-100，是一種聚氧化乙烯型非離子型表面活性劑膠體及界面化學(xué)1354.分散和絮凝作用

分散好的固體粉末混入液體后往往會(huì)聚集而下沉，而加入某些表面活性劑便能使顆粒穩(wěn)定的懸浮于溶液中，這種作用即分散作用。例如顏料分散形成油漆、粘土分散成為泥漿等?！?.9表面活性劑的重要應(yīng)用涂料墨水消字液改正液感光材料納米材料鉆井泥漿油墨膠體及界面化學(xué)136§4.9表面活性劑的重