表面活性劑化學(xué)知識(shí)點(diǎn)

表面活性劑化學(xué)知識(shí)點(diǎn)

第一講表面活性劑概述

1、降低表面張力為正吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度大于其在溶液本體中的濃度，

此溶質(zhì)為表面活性物質(zhì)。增加表面張力為負(fù)吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度小于其

在溶液本體中的濃度，此溶質(zhì)為表面惰性物質(zhì)。

2、表面張力y:作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力，用y表示，單位是

N,m-lo

影響純物質(zhì)的丫的因素

(1)物質(zhì)本身的性質(zhì)(極性液體比非極性液體大，固體比液體大)

(2)與另一相物質(zhì)有關(guān)。純液體的表面張力是指與飽和了其本身蒸汽的空氣之間

的界面張力。

(3)與溫度有關(guān)：一般隨溫度升高而下降.

(4)受壓力影響較小.卜水基)疏水基

3、表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

“雙親結(jié)構(gòu)”

親油基：一般是由長(zhǎng)鏈崎基構(gòu)成，以碳?xì)浠鶊F(tuán)為主

親水基：一般為帶電的離子基團(tuán)和不帶電的極性基團(tuán)

———

--------------------V--------------------'

mu?8-18C長(zhǎng)鏈烷基等非極性基團(tuán)

極性頭

疏水基的疏水性大?。褐就榛抵鞠┗抵眷?芳基〉芳基〉帶有弱親水基

的炫基。

相同的脂肪煌疏水性強(qiáng)弱順序：烷燒〉環(huán)烷煌》烯煌〉芳香煌。

從HLB值考慮，親水基親水性的大小排序：一S04Na、一S03Na、-0P03Na、-C00Na、

—OH、一0一

4、離子表面活性劑

（一）陰離子表面活性劑：起表面活性作用的部分是陰離子。

1）高級(jí)脂肪酸鹽：

①通式：（RC00）n-Mn+脂肪酸鹽

②分類：一價(jià)金屬皂（鉀、鈉皂）；二價(jià)或多價(jià)皂（鉛、鈣、鋁皂）；有機(jī)胺皂（三乙

醇胺皂）

③性質(zhì)：具有良好的乳化能力，易被酸及多價(jià)鹽破壞，電解質(zhì)使之鹽析。

④應(yīng)用：具有一定的刺激性，只供外用。

2）硫酸化物：

①通式：R-OSO3-M+

②分類：硫酸化油（硫酸化蒐麻油稱土耳其紅油）；高級(jí)脂肪醇硫酸脂（十二烷基硫

酸鈉）。

③性質(zhì)：可與水混溶，為無(wú)刺激的去污劑和潤(rùn)濕劑；乳化性很強(qiáng)，穩(wěn)定、耐酸、

鈣，易與一些高分子陽(yáng)離子藥物發(fā)生沉淀。

④應(yīng)用：代替肥皂洗滌皮膚；有一定刺激性，主要用于外用軟膏的乳化劑。有時(shí)

也用于片劑等固體制劑的潤(rùn)濕劑或增溶劑。

3）磺酸化物：

①通式：R?SO3-M+

②分類：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺酸鈉；烷基芳基磺酸化物，如十二

烷基苯磺酸鈉，常用洗滌劑；烷基苯磺酸化物；膽酸鹽，如?；悄懰徕c。

③性質(zhì)：水溶性，耐酸、鈣、鎂鹽性比硫酸化物差，不易水解。

④應(yīng)用：用作胃腸脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。

（二）陽(yáng)離子表面活性劑：起作用的是陽(yáng)離子，亦稱陽(yáng)性皂。

1）結(jié)構(gòu)：含有一個(gè)五價(jià)氮原子。

2）特點(diǎn)：水溶性大，在酸性和堿性溶液中較穩(wěn)定具有良好的表面活性和殺菌作用

3）應(yīng)用：殺菌；防腐；皮膚、粘膜手術(shù)器械的消毒。

4）常用藥物：①苯扎氯鏤（潔爾滅）；②苯扎澳鐵（新潔爾滅）

（三）兩性離子表面活性劑

?分子結(jié)構(gòu)上同時(shí)具有正負(fù)電荷基團(tuán)的表面活性劑，隨介質(zhì)的PH可成陽(yáng)或陰

離子型。

?常用品種：卵磷脂、氨基酸型和甜菜堿型兩性離子型表面活性劑。

?最大優(yōu)點(diǎn)：適用于任何PH溶液，在等電點(diǎn)時(shí)也無(wú)沉淀。

?性質(zhì)：堿性水溶液中呈陰離子性質(zhì)，起泡性良好、去污力亦強(qiáng)；酸性水溶

液中呈陽(yáng)離子性質(zhì)，殺菌力很強(qiáng)，毒性小。

5、非離子表面活性劑：在水溶液中不解離。

1）結(jié)構(gòu)組成：親水基多為聚氧乙烯基構(gòu)成，由所含氧乙烯基數(shù)目控制其親水性。

穩(wěn)定性高，與其他類型表面活性劑相容性好，可混合使用

①親水基團(tuán)（甘油、聚乙二醇、山梨醇）；

②親油基團(tuán)（長(zhǎng)鏈脂肪酸、長(zhǎng)鏈脂肪醇、烷基或芳基）；

③酯鍵、酸健

2）性質(zhì)：毒性，溶血作用較小，化學(xué)上不解離，不易受電解質(zhì)，pH值的影響;

能與大多數(shù)藥物配伍，應(yīng)用廣泛（外用、內(nèi)服、注射）。

6、親水親油平衡對(duì)非離子型的表面活性劑，HLB的計(jì)算公式為:

親水基質(zhì)量

乩8值=X100/5

親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量

例如：石蠟無(wú)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。?20之間。

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(rùn)濕劑；12?18之間作為水包油型乳化劑。

HLB值02468101214161820

石蠟W/0乳化劑潤(rùn)濕劑洗滌劑增溶劑

聚乙二醇

O/W乳化劑

7、表面活性的表征

1）膠團(tuán)化能力：臨界膠團(tuán)濃度（cmc）濃度范圍，開始大量形成膠團(tuán)cmc越

小，越容易自聚

2）表面張力降低的量度

（1）降低溶劑表面張力至一定值時(shí)，所需表面活性劑的濃度：效率

（2）表面張力降低所能達(dá)到的最大程度：能力

8、表面活性劑的基本功能

L?面活性劑在表（界）面上吸附，降低表（界）面張力，改變=起泡'消泡'乳化'破乳'

形成吸附膜（一般是單分子膜）體系表（界）面的物理化學(xué)

面迎江滲透、潤(rùn)滑、抗靜電、殺

性質(zhì)

活

r

膠團(tuán)催化、形成微乳狀液、作為

劑尸=>增溶作用=>

間隔化反應(yīng)介質(zhì)和微反應(yīng)器、藥

的__會(huì)面活性劑在溶液內(nèi)部自聚形成：

物載體、洗滌等

特多種類型的分子有序組合體

表面活性劑分子有序組

性客體質(zhì)點(diǎn)大小或聚集分可作為制備超細(xì)微粒的

模板（模板功能）

子層厚度接近納米級(jí)

9、表面活性劑的用途

1）工業(yè)清洗

2）工業(yè)助劑

（一）陰離子型水溶性的：疏水基是直鏈型的主要用作洗滌劑，清潔劑，憎水

基是支鏈型的則作為滲透劑，潤(rùn)濕劑及纖維印染助劑使用

（二）陽(yáng)離子型抗靜電劑，纖維的柔軟劑，選礦中的捕獲劑或是浮選劑，金屬

制品的緩蝕劑等，也可用于防霉和殺菌.

（三）兩性型抗靜電，纖維柔軟，特種洗滌劑以及香波，化妝品等.

（四）非離子型各種復(fù)配劑型表面活性劑的生產(chǎn).

思考題

?表面活性劑的定義是什么？簡(jiǎn)述其分類方法。

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。

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。

比較傳統(tǒng)的定義：具有兩親結(jié)構(gòu)能明顯降低水的表面張力的有機(jī)化合物，稱為表

面活性劑.如肥皂，液體洗滌劑中的活性成份：烷基苯磺酸鈉，卵磷脂等.

表面活性劑的分類

1.按親水基分類:

兩性表活劑----?如RN+H2cH2coeT

一離子型表活劑―I---------陰離子型表活劑一如RSOrNa+

表1

—陽(yáng)離子型表活劑一如RN+（CH3）3X-+

RN(CH3)2OH

面卜混合型表活劑一

活

性

----小極性頭-----?如RS0CH3

劑「非離子型表活劑一」

----大極性頭如R（oc2H4）nOH

表面活性劑一般是以其親水基團(tuán)結(jié)構(gòu)來(lái)分類的，其中注意的是兩性型表面活劑是

指分子帶有兩個(gè)親水基團(tuán)，一個(gè)帶正電，一個(gè)帶負(fù)電；混合型：R0-為疏水基團(tuán),

以烷基醇、烷基酚居多，也可以是烷基羥酸、烷基酰胺等；（-CH2cH20-）n為聚氧乙

烯鏈，屬非離子親水基，n為聚合加成數(shù)；-DM為陰離子鹽基，屬陰離子親水基,

D主要為-S03-、-P032-等酸根離子,M主要為Na+、K+等金屬離子或乙醇胺類。

R-COONa竣酸鹽+

伯胺鹽

rR-NH2HCI

R-SONa磺酸鹽[RNH(CHfci

323仲胺鹽

陰離子表面不

R-OSONa硫酸鹽

3[RNH(CH3)『C「

陽(yáng)離子表面活性劑(叔胺鹽

K^OP(O)(ONa)2磷酸鹽

[RN(CH3)JC「季季鹽

雜環(huán)胺，如咪睡、嗎琳、叱啜等的長(zhǎng)鏈衍生

1物的胺鹽或季筱鹽

R-O-(CHCHO)nH聚氧乙版?排離孑表髓性劑

兩性表面活性劑：R-NHCH2-CH2COOH22氨基酸

確了?表面話性劑，

型fH20H

土R-COOCH,C-CH2OH多元陋排酊?表面活性劑

*1

CUQCH20H

R-N+-CH2C00-甜菜堿型

CH3

4、非離子表面活性劑

(1)脂肪醇聚氧乙烯酸R-0-(CH2CH20)nH，俗稱平平加系列，具良好濕潤(rùn)性能

(2)烷基酚聚氧乙烯酸R-(C6H4)-0(C2H40)nH,俗稱OP系列，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗

氧化性能強(qiáng)

(3)聚氧乙烯烷基酰胺R-C0NH(C2H40)nH,常用作起泡劑、增粘劑

⑷多元醇型主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物。Span類及

Tween類表面活性劑即屬此類。具有低毒的特點(diǎn)，廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)

以及生化實(shí)驗(yàn)。限蕊面活性劑

vj氟表面活性劑

3.其他分類方法：2.按疏水基分類1硅表面活性劑

媼氧?烯

A.從應(yīng)用功能出發(fā)B.溶解特性C.分子量大小

D.普通表面活性劑.特種表面活性

劑.合成表面活性劑.天然表面活性

劑.生物表面活性劑

?什么是界面？什么是表面？界面和表面有何聯(lián).

界面是指兩相接觸的約幾個(gè)分子厚度的過(guò)渡區(qū)，若其中一相為氣體，這種界面通

常稱為表面。

嚴(yán)格講表面應(yīng)是液體和固體與其飽和蒸氣之間的界面，但習(xí)慣上把液體或固體與

空氣的界面稱為液體或固體的表面。

常見的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。

?表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？（見3）

第二講表面活性劑作用原理

1、膠束

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。

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。

膠束：表面活性劑分子三三兩兩聚集在一起、憎水基靠在一起，形成的小膠團(tuán)。

2、臨界膠束濃度簡(jiǎn)稱CMC——表面活性劑形成膠束的最低濃度

1）定義：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，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。此時(shí)，表面

活性劑分子在表面飽和，表面張力降低到最低值

2）影響CMC的因素

①表面活性劑的結(jié)構(gòu)：主要包括表面活性劑的碳?xì)滏滄滈L(zhǎng)（Cf,CMC；）,碳?xì)滏?/p>

分支數(shù)目（分支多，煌鏈間作用力I,CMC!）、極性基位置（極性基位于崎鏈中

間，CMCf）、碳?xì)滏溨衅渌〈ɑ玩溨杏袠O性基團(tuán)時(shí)，CMCf）、親水基團(tuán)（CMC

離子》CMC非離子）

②外部條件：溫度（Tt,CMC非離子；）

臨界膠團(tuán)濃度的影響因素

（1）表面活性劑類型：在疏水基相同的情況下，離子型表面活性劑的cmc比非離

子型表面活性劑的大，大約要有1-2個(gè)數(shù)量級(jí)的差別。（2）疏水基碳?xì)滏滈L(zhǎng)度的

影響：同類型的表面活性劑的臨界膠團(tuán)濃度隨疏水基增大而降低。這是表面活性

劑分子或離子間的疏水相互作用增強(qiáng)的結(jié)果。（3）碳?xì)滏湻种Ъ皹O性基位置的

影響：在具有同樣組成的各種表面活性劑分子異構(gòu)體中，具有直碳?xì)滏溄Y(jié)構(gòu)的臨

界膠團(tuán)濃度最低。（4）碳?xì)滏溕掀渌〈挠绊懀菏杷杏胁伙柡碗p鍵或

者引入極性基-0-或-0H,臨界膠團(tuán)濃度增大。（5）疏水基化學(xué)組成的影響：當(dāng)

表面活性劑碳?xì)浠鶊F(tuán)的氫被氟所取代時(shí)，其臨界膠團(tuán)濃度往往會(huì)降低很多。（6）

親水基團(tuán)的影響：擁有有機(jī)反離子的表面活性劑比擁有普通無(wú)機(jī)反離子的表面活

性劑的臨界膠團(tuán)濃度要低。

3、單一表面活性劑的HLB值計(jì)算親水基分子量loo

"表面活性劑分子量5

例1聚氧乙烯酸類和多元醇類非離子表面活性劑

C?H,9—<^^>-O-[-CH2CH2G^-H

例1求壬基酚聚氧乙烯醛的HLB值。已知壬基酚聚氧

乙烯酸的相對(duì)分子量為616

解：親水基團(tuán)的相對(duì)分子量（MH）：MH=（14+14+16）義9=396故：HLB=MH/M

=（396/616）X20=12.86

2）多元醇脂肪酸酯類非離子表面活性齊兒5=20（1-》

式中S為多元醇酯的皂化值；A為原料脂肪酸的酸值

-皂化值S表征了表面活性劑相對(duì)分子質(zhì)量的大小（1克油脂完全皂化時(shí)所需要的

氫氧化鉀的毫克數(shù)）。

-酸值A(chǔ)代表親油基的大小（中和1克油中的酸性物質(zhì)所需氫氧化鉀的毫克數(shù)為酸

值。）酸值過(guò)大，說(shuō)明油品氧化變質(zhì)嚴(yán)重

所以S/A是親油基質(zhì)量在表面活性劑質(zhì)量中所占百分?jǐn)?shù)；1—S/A代表親水基質(zhì)量

在表面活性劑質(zhì)量中所占百分?jǐn)?shù)

CH￡H1^-COOCH2cHOHCH20H

例2,硬脂酸單甘酯的酸值A(chǔ)測(cè)得為

198,皂化值為161,所以其

HLB=20（1-161/198）=3.8

3）通用的表乩8=7+Z（親水的基團(tuán)數(shù)）（親油的基團(tuán)數(shù)）

-基團(tuán)數(shù)法

該式的意義:在求SAA的HLB值時(shí)，可以把SAA的分子分為

一些基團(tuán)，每一個(gè)基團(tuán)對(duì)HLB的貢獻(xiàn)稱為基團(tuán)數(shù)，HLB是各

基團(tuán)貢獻(xiàn)之和。

同111H值.表063活性劑的，出用范國(guó)

CHJCH2）5CHCH2CH=CH（CH2）7COOH

OSO3Na

例3：太古油的分子式為求其HLB值

解：親水基0032上基團(tuán)數(shù)為1X11；一個(gè)一COOH、基團(tuán)數(shù)為1X2.1；一

個(gè)一0一、基團(tuán)數(shù)為1X1.3親水基團(tuán)數(shù)之和為：11+1.3+2.1=14.4

—CH一

親油基：13個(gè)一CH2一、基團(tuán)數(shù)為?1475；3個(gè)、基團(tuán)數(shù)為3X0.475；

一個(gè)一CH3為1X0.475親油基團(tuán)數(shù)之和為(13+3+1)X0.475=8.075

太古油的HLB值應(yīng)為：HLB=7+14.4-8.075=13.3

4、不同HLB值的SAA用途

增溶劑：15?18去污劑：13-160/W乳化劑：8-16潤(rùn)濕劑：7?9W/0

乳化劑：3?8消泡劑：1?3

6、潤(rùn)濕作用

潤(rùn)濕是指在固體表面上一種液體取代另一種與之不相混溶的流體的過(guò)程。

潤(rùn)濕過(guò)程可分為三類：沾濕浸濕鋪展

(1)沾濕：液體與固體由不接觸到接觸，變液氣界面和固氣界面為固液界面的過(guò)

程

Wa=Y1g+Ysg-ysi=~AGWa:粘附功>0自發(fā)

(2)浸濕：固體浸入液體的過(guò)程。(洗衣時(shí)泡衣服)固氣界面為固液界面替代，液

體表面并無(wú)變化。

-AG=ysg-ysl=WiWi:浸潤(rùn)功>0是浸濕過(guò)程能否自動(dòng)進(jìn)行的依據(jù)

(3)鋪展：以固液界面取代固氣界面同時(shí)，液體表面擴(kuò)展的過(guò)程。

鋪展系數(shù)S=ysg-(Y1g+Ysi)=-AG20時(shí)液體可以在固體表面上自動(dòng)

展開，連續(xù)地從固體表面上取代氣體。

又可寫成：S=Wi-ylg,貝I」：若要鋪展系數(shù)大于0,則Wi必須大于ylg°

Yig是液體表面張力，表征液體收縮表面的能力。與之相應(yīng)，Wi則體現(xiàn)了固體與

液體間粘附的能力。因此，又稱之為黏附張力。用符號(hào)A表示。

A=Wi=ysg-ysl

三種潤(rùn)濕過(guò)程自發(fā)進(jìn)行的條件都可用黏附張力來(lái)表示。Wa=A+yig>0；Wi=

A>0；S=A-ylg>0|SK|Wi|〈|Wa|因此，凡是能夠自行鋪展的體系，其它潤(rùn)濕

過(guò)程皆能自發(fā)進(jìn)行。反之則不然。

小結(jié)：(1)無(wú)論哪一種潤(rùn)濕都是界面現(xiàn)象，其過(guò)程實(shí)質(zhì)都是界面性質(zhì)及界面能量

的變化

(2)對(duì)比三者發(fā)生的條件

沾濕：Wa=yig+ysg-ysl20

浸濕：ysg-ysi20

鋪展：S=ysg-(y1g+ysi)20

(3)固氣和固液界面能對(duì)體系的三種潤(rùn)濕作用的貢獻(xiàn)是一致的。

7、接觸角與楊氏方程

完全潤(rùn)濕：將液體滴在固體表面上，此液體在固體表面可鋪展形成一薄層。

部分潤(rùn)濕：將液體滴在固體表面上，此液體在固體表面以一小液滴的形式停留于

固體表面。

若在固、液、氣三相交界處，作氣-液界面的切線，自此切線經(jīng)過(guò)液體內(nèi)部到達(dá)固

-液交界線之間的夾角，被稱之為接觸角(contactangle),以。表示之。?！?0。

固體是親液固體。。>90。固體是疏液的。

Yang's方程：ysg-ysi=yIgcos0也稱為潤(rùn)濕方程。

Wa=ylg(cos9+1)200W180沾濕；A=Wi=yIgcos0200

W90浸濕

S=ylg(cos0-1)=00=0鋪展；Wa=ylg(cos9+1)20

0W180沾濕

A=Wi=yIgcos0200W90浸濕；S=ylg(cos0-1)=00

=0鋪展

習(xí)慣上將0=90°定義潤(rùn)濕與否的標(biāo)準(zhǔn)。o>90°為不潤(rùn)濕，9<90°為潤(rùn)

濕。

例題：293K時(shí),水和苯的表面張力分別為0.0729N.m-l和0.0289N.m-l,水和苯的

表面張力為0.035N.mT,試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明(1)水能否在苯的表面上哪個(gè)鋪展開？

(2)苯能否在水的表面上鋪展開？

S=ysg-(Y1g+Ysi)

(1)S=0.0289-(0.0728+0.0350)=-0.0789C0說(shuō)明水不能在苯的表面上鋪展開。

(2)S=0.0728-(0.0289+0.0350)=0.0089>0說(shuō)明苯能在水的表面上鋪展開。

或用接觸角來(lái)判斷：Ysg-ysi=yIgcos0

(1)cos0=(yg-C6H6-yH2O-C6H6)/yg-H209>90°為不鋪展，0<

90°為鋪展。

8、接觸角的測(cè)量

(一)角度測(cè)量法(量角法)

(1)切線法由于簡(jiǎn)單、易操作等原因，躺滴法和懸泡法成為使用最為廣泛的方

法。

(2)斜板法(3)光點(diǎn)反射法此法有較好的測(cè)量精度。但只能測(cè)定小于90。的接觸

角。

(二)長(zhǎng)度測(cè)量法小滴法

(三)力測(cè)量法：

(四)透過(guò)測(cè)量法：(1)透過(guò)高度法(2)透過(guò)速度法

9、影響接觸角的因素;平衡時(shí)間和體系溫度的恒定。還有接觸角滯后和吸附作用

簡(jiǎn)單判斷影響因素的方法是，平衡時(shí)間的影響一般是單方向的，而溫度的波動(dòng)

可能造成Y的升高或降低。

造成接觸角滯后的主要原因是表面不平和表面不均勻（污染）。

前進(jìn)接觸角：以液固界面取代固氣界面后形成的接觸角，0A；后退接觸角：以固

氣界面取代固液界面后形成的接觸角，OR。通常OA>OR。前進(jìn)角和后退角的差

異是樣品制備不當(dāng)和測(cè)量技術(shù)不佳的結(jié)果。

前進(jìn)角一般反映與液體親合力較弱的那部分固體表面的潤(rùn)濕性，因此，0A較大

（COS0小），而后退角反映與液體親合力較強(qiáng)的那部分固體表面的性質(zhì)，因此，

OR較小。

中值表示表面粗糙的程度，中值越大，Ba-OR越大，接觸角滯后越嚴(yán)重。

r=cos^/cos^>lWenzel方程當(dāng)。〈加。表面粗化將使r<9,當(dāng)。>90°,表面

粗化將使0'>0（接觸角變大，潤(rùn)濕性變差）。對(duì)于具有潤(rùn)濕性的體系，表面粗

化對(duì)體系潤(rùn)濕性起促進(jìn)作用。而對(duì)于不能相互潤(rùn)濕的體系，表面粗化則使體系更

不潤(rùn)濕。

10影響潤(rùn)濕作用的因素

1）溫度溫度升高時(shí)，短鏈表面活性劑的潤(rùn)濕性能不如長(zhǎng)鏈的好。低溫時(shí)，長(zhǎng)鏈

的不如短鏈的好。對(duì)于聚環(huán)氧乙烷類非離子表面活性劑，溫度接近濁點(diǎn)時(shí)，潤(rùn)濕

性能最佳。

2）濃度在低于表面活性劑的MC情況下，潤(rùn)濕時(shí)間的對(duì)數(shù)與濃度的對(duì)數(shù)呈線性

關(guān)系。濃度提高，潤(rùn)濕性能好，當(dāng)濃度高于函C時(shí)，不再呈線性關(guān)系.作為潤(rùn)濕

劑使用的表面活性劑濃度不宜過(guò)高，一般略高于切心即可。

3）分子結(jié)構(gòu)

①疏水基直鏈烷基表面活性劑：直鏈碳原子數(shù)在8?12時(shí)表現(xiàn)出最佳的潤(rùn)濕性

能;碳原子數(shù)為12?16時(shí)具有較好的膠體性能，僅潤(rùn)濕性能下降。HLB值在7?15

范圍內(nèi)其潤(rùn)濕性能最好。帶有支鏈的烷基苯磺酸鈉的潤(rùn)濕力較直鏈烷基苯磺酸鈉

為佳，其中以2-丁基辛基最為有效。苯環(huán)位于烷基鏈的中央者，潤(rùn)濕力最佳.磷

酸酯鹽中以烷基為雙辛基的潤(rùn)濕性能最好。

②親水基親水基在分子中間者的潤(rùn)濕性能比在末端的好。

非離子聚氧乙烯類表面活性劑的E0數(shù)：R一般以C7?C11的潤(rùn)濕性最好，C12以

上潤(rùn)濕性下降。

?E0=10?12時(shí)，潤(rùn)濕性最好；

?E0>12時(shí)，潤(rùn)濕性急劇下降；

?E0數(shù)較低時(shí)，潤(rùn)濕性也差。

①同系物中，潤(rùn)濕性隨碳鏈增加而增加都有一個(gè)最高值。

②具有支鏈烷基的較直鏈烷基的潤(rùn)濕性好。

③離子型表面活性劑中親水基在分子鏈中央者，潤(rùn)濕性最高，越向分子鏈末端靠

近，其潤(rùn)混性越差。

④引入第二個(gè)親水基后，潤(rùn)濕性將降低，酯化或酰胺化后將獲改善。

⑤非離子型聚氧乙烯類表面活性劑中，潤(rùn)濕性也隨氧乙烯數(shù)之增加而增加但也有

一個(gè)極限值。

⑥HLB值低適用于乳化劑，而HLB值高則適用于洗滌劑。

4）固體的潤(rùn)濕性質(zhì)

是表征固體表面潤(rùn)濕性的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，對(duì)某一固體而言，匕,越小，說(shuō)明能在此

固體表面上鋪展的液體便越少，其可潤(rùn)濕狀越差（即表面能較低）。

①體的潤(rùn)濕性與極性有關(guān)，極性化合物的可潤(rùn)濕性明顯優(yōu)于相應(yīng)的完全非極性的

化合物

②高分子固體的可潤(rùn)濕性與其元素組成有關(guān)，在碳?xì)滏溨袣浔黄渌尤〈螅?/p>

其潤(rùn)濕性能將明顯改變，雜原子使其潤(rùn)濕能力增加的順序如下：FVHVCIVBrVI

<0<No同一原子取代越多則效果愈明顯。

③附有兩親分子單層的高能表面顯示出低能表面的性質(zhì)。

當(dāng)?shù)湍鼙砻娴膸仔∮谝后w的YM直時(shí)，這些液體便不能在自身的吸附膜上鋪展，

這種現(xiàn)象叫做自憎現(xiàn)象。

5）表面活性劑對(duì)潤(rùn)濕性的影響

可利用表面活性劑以改變體系潤(rùn)濕性質(zhì)，這主要是從改變液體的表面張力入手。

通過(guò)表面活性劑在界面上的吸附而使液體表面張力下降到能在固體表面上鋪展。

1）潤(rùn)濕劑

九所和cmc值最低的表面活性劑應(yīng)是最有效的潤(rùn)濕劑。

2）固體表面改性劑

表面活性劑也可通過(guò)物理吸附或化學(xué)吸附以改變固體表面的組成和結(jié)構(gòu)，使高能

表面變?yōu)榈湍鼙砻妫档蜐?rùn)濕性。

若表面活性劑的親水基在固體表面產(chǎn)生化學(xué)吸附，而使憎水基朝外，則這亦有利

于降低固體的表面能而使其潤(rùn)濕性降低，

舉例甲基氯硅烷與固體表面上的羥基作用，釋出氯化氫，形成化學(xué)鍵Si-0鍵，普

通的棉布因纖維中有醇羥基團(tuán)而呈親水性，所以很易被水沾濕，不能防雨，若采

用季胺鹽類活性劑與氟氫化合物混合處理后，表面活性劑的極性基與纖維的醇羥

基結(jié)合而憎水基朝向空氣，從而使棉布表面從潤(rùn)濕變?yōu)椴粷?rùn)濕，由此方法可做成

雨衣或防水布。

以上討論的是極性固體的表面改性。若為非極性固體表面，若通過(guò)表面活性劑的

吸附形成親水基向外的吸附層則可使憎水表面變?yōu)橛H水表面，即使其潤(rùn)濕性提高,

6）固體粒子在界面上的位置與浮選

11、陽(yáng)離子表面活性劑通常不能作為潤(rùn)濕劑使用。

原因：它極易吸附在通常帶負(fù)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(rùn)濕降低了水對(duì)其潤(rùn)濕性能。

12、作為潤(rùn)濕劑分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

①親油基鏈不宜太長(zhǎng)，且?guī)в兄ф湥虎谟H水鏈在親油鏈地中間；③親油基鏈上最

好帶有多個(gè)親水基；④親水基與溶劑的作用不宜太強(qiáng)。

由于潤(rùn)濕取決于在動(dòng)態(tài)條件下表面張力降低的能力，因此潤(rùn)濕劑不僅應(yīng)具有良好

的表面活性，而且既要能降低表面張力又要能擴(kuò)散性好，能很快吸附在新的表面

±0

13、潤(rùn)濕方面的應(yīng)用：礦物的泡沫浮選；金屬的防銹、緩蝕；織物的防水、防

油處理；農(nóng)藥中的應(yīng)用。

14、降低潤(rùn)濕作用：原理是用表面活性物質(zhì)的極性部分選擇性吸附，非極性部分

向外呈憎水性。例：一次性抽血器、防水整理劑。增加潤(rùn)濕作用：農(nóng)藥噴灑

15、表面活性劑的起泡和穩(wěn)定作用

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)。泡沫是

一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，泡沫的穩(wěn)定性主要取決于排液快慢和液膜的強(qiáng)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(qiáng)度的因素。

泡沫的穩(wěn)定性與那些條件相關(guān)呢？

1）表面張力[降低局部表面張力，表面張力低易于產(chǎn)生泡沫但不

能保持泡沫有較，的穩(wěn)定性。

2）界面膜的性質(zhì)I破壞界面膜的彈性使其失去自動(dòng)修復(fù)作用

3）表面張力的修復(fù)作用降低膜黏度

4）表面電荷固體顆粒

5）泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散

總之：液膜的強(qiáng)度最重要。能形成穩(wěn)定泡沫的液體，必須有兩個(gè)或兩個(gè)以上組分。

起泡劑只在一定條件下（攪拌、鼓氣等）具有良好的起泡能力，但生成的泡沫不

一定持久。

為了提高泡沫的持久性，會(huì)加入增加泡沫穩(wěn)定性的表面活性劑，稱為穩(wěn)泡劑。

16、消泡劑是指能夠破除已經(jīng)存在的泡沫的物質(zhì)。

抑泡劑是指能夠阻止泡沫的產(chǎn)生的物質(zhì)。

［天然油脂、礦物油’

2破壞界面膜的彈性使其失去自動(dòng)修

〔固體顆粒-*

復(fù)作用

合成表面活性劑3降低膜黏度

4固體顆粒

1降低局部表面張力

無(wú)論是消泡劑或是抑泡劑,都是易于在溶液表面鋪展的液體。

17、起泡和消泡的應(yīng)用：起泡作用在滅火中的應(yīng)用；起泡作用在原油開采中的應(yīng)

用。

18、乳狀液

定義：將一種或一種以上的液體以液珠的形式均勻分散到另一種與之不相溶的液

體之中所形成的分散體系。

形成條件：⑴必須有互不相溶的兩相；⑵必須有乳化劑的存在；⑶必須有適當(dāng)

的攪拌條件。

乳狀液分類：

O/W,+

a**vm包心,W/O,小+

一，*娶.加,W/O/W

例：油包水（W/0）型奶油；水包油（0/W）型乳；多重型（W/0/W）型冰

淇淋

乳狀液的特點(diǎn)：多相體系，相界面積大，表面自由能高，熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。

乳化劑的作用：表面活性劑；降低界面張力；在分散相表面形成保護(hù)膜

19、乳狀液類型的鑒別：

稀釋法：水包油型乳狀液能與水混溶；油包水型乳狀液能與油混溶。

電導(dǎo)法：利用水和油的電導(dǎo)率相差很大的原理。水包油型乳狀液電導(dǎo)率大，可使

電路中串聯(lián)的強(qiáng)燈發(fā)光。

染色法：①加入“蘇丹in”：“蘇丹in”為油溶性染料。在乳狀液加入少量“蘇

丹ni”染料，油包水乳狀液整體呈紅色；水包油乳狀液，染料保持原狀。②加

入亞甲基藍(lán)：亞甲基藍(lán)為水溶性。在乳狀液加入少量亞甲基藍(lán)染料，水包油乳狀

液整體呈藍(lán)色；油包水乳狀液染料保持原狀。

20、影響乳狀液穩(wěn)定性的因素：表面張力；界面膜的性質(zhì)；界面電荷；乳狀

液分散介質(zhì)的黏度；固體粉末的加入。

界面膜的強(qiáng)度和緊密程度是決定乳狀液穩(wěn)定性的重要因素。因此要注意兩方面：

⑴使用足量的乳化劑保證有足夠的乳化劑分子能夠吸附于油一水界面上，形成高

強(qiáng)度的界面膜。⑵選擇適宜分子結(jié)構(gòu)的乳化劑。

21、影響乳狀液類型的因素：主要取決于乳化劑的類型

HLB用途

DHLB值表面活性劑的HLB值可決定形成乳3?6W/O乳化劑

7?9潤(rùn)濕劑

HLB2?6:形成W/0型乳狀液；8?18OAV乳化劑

13?15洗滌劑

HLB12?18:形成0/W型乳狀液。15?18增溶劑

可根據(jù)HLB值選擇乳化劑：HLB；,親油性T,<8親油；

HLBT,親水性T,>8親水。

2）相體積理論

W/0型W/0或0/W型0/W型

0%25.98%74.02%100%

3）定向楔理論

?可以通過(guò)測(cè)定乳化劑的親油基和親水基的截面積，然后用A極/A非極來(lái)判斷。

?規(guī)則：當(dāng)AQA非極時(shí)，形成0/W型乳狀液；當(dāng)A極。非極時(shí)，形成W/。型乳狀

液。

4）溶解度規(guī)則：當(dāng)表面活性劑在某一相中的溶解度較大時(shí)，該相通常是連續(xù)相

一外相。

習(xí)慣上用分配常數(shù)k來(lái)衡量乳化劑分子在油水兩相中的溶解度。

分配系數(shù)比較大時(shí)，容易得到0/W型乳狀液，分配系分配常數(shù)左=乳化劑在水中的濃度

乳化劑在油中的濃度

數(shù)越大，0/W型乳狀液越穩(wěn)定。

分配系數(shù)比較小時(shí)，則為W/0型乳狀液，分配系數(shù)越小，W/0型乳狀液越穩(wěn)定。

5）容器器壁的影響

如果容器表面是親水的，則水為連續(xù)相，不易被分解，形成0/W型乳狀液；如果

容器表面是親油的，則油為連續(xù)相，不易被分解，形成W/0型乳狀液；

6）固體粉末為乳化劑固體粒子的大部分應(yīng)處在分散介質(zhì)中。故易被水潤(rùn)濕的粘

土、AI2O3微粒，易成0/W型；易被油潤(rùn)濕的炭黑、石墨粉易成W/0型

7）界面張力差理論一個(gè)界面膜必有兩個(gè)面，故有兩個(gè)%/較大的相易成為分

散相。因這樣可減少該面的面積，結(jié)果是在清這邊的液體就成了內(nèi)相（分散相）

22、乳狀液穩(wěn)定性的測(cè)定方法

①測(cè)定破乳時(shí)間：通過(guò)測(cè)定一定溫度下乳狀液的分層時(shí)間；②高速離心沉降法：

測(cè)定乳狀液析出的油或水量；③測(cè)定W電位：對(duì)于0/W型乳狀液，當(dāng)占電位越大,

說(shuō)明乳狀液越穩(wěn)定；④測(cè)定電穩(wěn)定性：破乳電壓越高，說(shuō)明乳狀液越穩(wěn)定。

23、乳化劑是能夠幫助乳狀液形成和保持穩(wěn)定的物質(zhì)。乳化劑主要是合成的表面

活性劑、天然高分子物質(zhì)和固體粉末。

乳化劑分為：陰離子、陽(yáng)離子、兩性和非離子四類。

24、乳狀液的分層、變型和破乳是乳狀液不穩(wěn)定性的三種表現(xiàn)方式

分層：一種乳狀液變成了兩種乳狀液，一層中分散相比原來(lái)的多，另一層中相反。

分層過(guò)程中，界面膜未破壞，故分層并未破乳，但分層最終將導(dǎo)致破乳。

影響分層的因素：二相密度差越小越不易分層；液滴半徑越小越不易分層;

液體的粘度越大越不易分層

變型：0/W型變成了W/0型或相反的過(guò)程。

破乳：使乳狀液破壞的過(guò)程稱為破乳或去乳化。

乳狀液穩(wěn)定存在的主要原因是乳化劑的存在，所以，要破乳就要消除或削弱乳化

劑的保護(hù)能力。

常用的破乳方法有：溫度變化；添加無(wú)機(jī)鹽；電破乳；表面活性劑破乳

普通乳狀液微乳液膠團(tuán)溶液

外觀不透明透明或半透明一般透明

>0.1um,一般為多0.01?0.lum,一般為<0.1um

質(zhì)點(diǎn)大小

分散體系單分散體系

一般為球狀球狀稀溶液中為球狀，

質(zhì)點(diǎn)形狀溶液中可呈各種形

狀

熱力學(xué)穩(wěn)不穩(wěn)定，易于分層穩(wěn)定穩(wěn)定

定性

表面活性少，一般不用多，一般加助劑濃度大于cine即可

劑用量

與油、水混0/W與水混溶,W/0與油、水在一定范圍內(nèi)能增溶油或水直至

溶性與油混溶可混溶飽和

第三講固體表面的吸附

1、固體表面特性：表面分子（原子）活動(dòng)性差；固體表妹的粗糙性和不完整

性；固體表面不均勻；固體表面能；固體性質(zhì)與歷史有關(guān)（造成表面自由能數(shù)值

不同）

固體表面的氣體或液體的濃度高于其本體濃度的現(xiàn)象，稱為固體的表面吸附。

2、吸附（定義）一種物質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移到另外一相的現(xiàn)象稱為吸附。物質(zhì)從流體相

濃縮到固體表面

吸附劑：具有吸附能力的固體物質(zhì)。①大的比表面②好的化學(xué)穩(wěn)定性（不與吸附

質(zhì)發(fā)生反應(yīng)）③良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度

吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)。

（2）吸附平衡

SG

平衡時(shí)：ra=rd三：吸附速度q:解吸速度

(3)吸附量

單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積。

單位：立體積要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況

q-nlm單位：mol-g-1

單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體物質(zhì)的量。

3、典型的吸附過(guò)程包括四個(gè)步驟

待分離的料液通入吸附劑一吸附質(zhì)被吸附在吸附劑表面一料液流出一吸附質(zhì)解吸

吸附劑再生一待分離的料液通入吸附劑

4、吸附的分類

(1)物理吸附：溶質(zhì)與吸附劑之間由于范德華力而產(chǎn)生的吸附。(定向力、誘導(dǎo)力、

色散力、氫鍵力)

⑵化學(xué)吸附：溶質(zhì)與吸附劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成牢固的吸附化學(xué)鍵和表面絡(luò)合物。

交換吸附：溶質(zhì)的離子由于靜電引力作用聚

(3)物理吸附化學(xué)吸附

坂耐力

VanderWaals力化學(xué)鍵力

集在吸附劑表面的帶電點(diǎn)上,并置換出原先固定吸附熱近于液化熱近于化學(xué)反應(yīng)熱

(<4OkJ/mol)(80-400kJ/mol)1

相當(dāng)高(遠(yuǎn)高于j

在這些帶電點(diǎn)上的其他離子。吸附溫度較低(低于臨界溫度)

沸點(diǎn))

吸附速度快有時(shí)較慢(也有1

5、吸附特點(diǎn)快)

選擇性無(wú)有

(1)物理吸附：放熱小，可逆，單分子層或多吸附層數(shù)單層、多層單層

脫附性質(zhì)完全脫附困難，常有化學(xué)1

變化

分子層，選擇性差

(2)化學(xué)吸附：放熱量大，單分子層，選擇性強(qiáng)

(3)交換吸附：吸附劑吸附后同時(shí)放出等量的離子到溶液中

物理吸附與化學(xué)吸附的比較如右圖

6、幾種常用的吸附劑

常用的吸附劑有極性的和非極性的兩種。

按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為有機(jī)吸附劑、無(wú)機(jī)吸附劑

有機(jī)吸附劑有活性炭、球性炭化樹脂、聚酰胺、纖維素、大孔樹脂等；無(wú)機(jī)吸附

劑有硅膠、活性氧化鋁A1A-nH20,硅藻土、分子篩等。

例：活性炭吸附非極性有機(jī)物；硅膠吸附大極性有機(jī)物；活性氧化鋁極性強(qiáng)，對(duì)

水有很強(qiáng)的親和作用。

7、吸附劑的選擇（相似互溶）：非極性吸附劑從極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)；高

極性吸附劑從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)；中等極性吸附劑對(duì)兩種情況均有吸附

能力；孔徑與比表面（孔徑6倍于分子直徑）

吸附法提取的生化物質(zhì)大多是弱極性或非極性，一般選非極性或中等極性。

無(wú)機(jī)鹽的影響：無(wú)機(jī)鹽存在，對(duì)吸附不僅無(wú)干擾，還有促進(jìn)作用（鹽析）。

吸附pH：如果吸附劑和分子都不表現(xiàn)酸堿性，那吸附與pH無(wú)關(guān)。如果吸附劑和

分子之一表現(xiàn)酸堿性，則吸附與pH有關(guān)。具體關(guān)系與吸附劑和分子的酸堿性關(guān)系

而定。

弱酸物質(zhì)：pH<pK弱堿物質(zhì)：pH>pK（呈分子狀態(tài)）中性物質(zhì)：pH無(wú)影響

（不會(huì)電離）

8、影響吸附的因素

（一）吸附劑結(jié)構(gòu)

1）比表面積吸附劑的粒徑越小，或是微孔越發(fā)達(dá)，其比表面積越大。吸附劑的

比表面積越大，則吸附能越強(qiáng)。

2）孔結(jié)構(gòu)吸附劑內(nèi)孔的大小和分布對(duì)吸附性能影響很大?？讖教?，比表面

積小，吸附能力差；孔徑太小，則不利于吸附質(zhì)擴(kuò)散，并對(duì)直徑較大的分子起屏

蔽作用，

3）表面化學(xué)性質(zhì)

（二）吸附質(zhì)的性質(zhì)對(duì)于一定的吸附劑，由于吸附質(zhì)性質(zhì)的差異，吸附效果

也不一樣。

（三）操作條件吸附是放熱過(guò)程，低溫有利于吸附，升溫有利于脫附.

第四講陰離子表面活性劑

1、陰離子表面活性劑的特性

1）溶解度隨溫度的變化存在明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即在較低的一段溫度范圍內(nèi)溶解度隨

溫度上升非常緩慢，當(dāng)溫度上升到某一定值時(shí)溶解度隨溫度上升而迅速增大，這

個(gè)溫度叫做表面活性劑的克拉夫特點(diǎn)Krafftpoint一般離子型表面活性劑都有

Krafft點(diǎn)。

2）一般情況下與陽(yáng)離子表面活性劑配伍性差，容易生成沉淀或使溶液變得渾濁，

但在一些特定條件下與陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配可極大地提高表面活性。

3）抗硬水性能差，對(duì)硬水的敏感性表現(xiàn)出竣酸鹽〉磷酸鹽＞硫酸鹽＞磺酸鹽的

變化順序。

4）在疏水鏈和陰離子頭基之間引入短的聚氧乙烯鏈可極大地改善其耐鹽性能。

5）在疏水鏈和陰離子頭基之間引入短的聚氧丙烯鏈可改善其在有機(jī)溶劑中的溶解

性，但同時(shí)也降低了其生物降解性。

6）竣酸鹽在酸中易析出自由竣酸，硫酸鹽在酸中可發(fā)生自催化作用迅速分解，其

他類型陰離子表面活性劑在一般條件下是穩(wěn)定的。

7）陰離子表面活性劑是家用洗滌劑、工業(yè)洗滌劑、干洗劑和潤(rùn)濕劑的重要成分。

2、陰離子表面活性劑的分類

?竣酸鹽carboxylate：竣酸鈉為主，在水中能夠電離出竣酸負(fù)離子，代表

品種如硬脂酸鈉、N-甲基酰胺竣酸鹽和雷米幫A（C/KONHRGONHrCOONa油酰氨

基竣酸鈉。

?磺酸鹽sulfonate：LAS,AOS,MES,SAS,NNO

?硫酸鹽sulfate：SDS,AES；

?磷酸鹽phosphate：有單酯和雙酯兩種類型；代表品種PK,PEK

作業(yè)

■1、簡(jiǎn)述陰離子表面活性劑的特性（見上面1）

■2、烷基苯磺酸鈉結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系

①溶解度對(duì)于直鏈烷基苯磺酸鈉，烷基取代基的碳原子數(shù)越少，烷基鏈越短，

疏水性越差，在室溫下越容易溶解在水中。反之，碳原子數(shù)越多，烷基鏈越長(zhǎng)，

疏水性越強(qiáng)，越難溶解。

②表面張力隨著直鏈烷基苯磺酸鈉烷基碳原子數(shù)的增加，表面張力值呈下降趨

勢(shì)。這里所指的表面張力是表面活性劑濃度高于CMC時(shí)溶液的表面張力。

③潤(rùn)濕力隨著直鏈烷基苯磺酸鈉烷基碳原子數(shù)的增加，表面活性劑的潤(rùn)濕力

呈下降趨勢(shì)。

④起泡性隨著直鏈烷基苯磺酸鈉烷基碳原子數(shù)的增加，表面活性劑的起泡力增

加。

⑤洗凈力隨著直鏈烷基中碳原子數(shù)增多，表面活性劑的洗凈力逐漸提高。

■3、闡述烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)

合成路線：烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)路線有多種，如下圖所示。

NaOH中

一和

第五講陽(yáng)離子表面活性劑

1、陽(yáng)離子表面活性劑的分類

①胺鹽型是伯胺鹽、仲胺鹽和叔胺鹽表面活性劑的總稱。它們的性質(zhì)極其相似，

且很多產(chǎn)品是伯胺與仲胺的混合物

②季鏤鹽型是最為重要的陽(yáng)離子表面活性劑品種。既可溶于酸性溶液，肘_￡印.如

又可溶于堿性溶液，具有一系列優(yōu)良的性質(zhì)，而且與其他類型的表面活性劑而容

性好。結(jié)構(gòu)通式如右圖

③雜環(huán)型：?jiǎn)崃招汀⑴逍?、咪噗型、哌嗪型、喳琳?/p>

④^鹽型按照攜帶正電荷的原子不同，陽(yáng)離子表面活性劑還包括鱗鹽、銃鹽、

余中鹽和碘^化合物等。

2、陽(yáng)離子表面活性劑的性質(zhì)

1)溶解性

①一般情況下水溶性很好②隨著烷基碳鏈長(zhǎng)度的增加，水溶性呈下降趨勢(shì)③疏水

性烷基鏈的個(gè)數(shù)和鏈上的取代基對(duì)溶解性能也有影響④帶有心以下烷基鏈的活性

劑易溶于水，而金以上的則水溶性較低，難溶于水⑤單長(zhǎng)鏈烷基季鐵鹽能溶于極

性溶劑，但不溶于非極性溶劑⑥雙長(zhǎng)鏈烷基季鍍鹽幾乎不溶于水，而溶于非極性

溶劑⑦季鍍鹽的烷基含不飽和基團(tuán)時(shí)，能增加它們的水溶性。

2)Krafft溫度點(diǎn)

①當(dāng)表面活性劑溶液為過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，Krafft點(diǎn)應(yīng)是離子型表面活性劑單體、膠

束和未溶解的表面活性劑固體共存的三相點(diǎn)②Krafft點(diǎn)越高，表明該表面活性劑

越難溶，溶解度越低；反之，Krafft點(diǎn)越低，說(shuō)明該表面活性劑越容易溶解，溶

解性能越好③同系物的碳?xì)滏溤介L(zhǎng)其Krafft點(diǎn)的溫度越高，通過(guò)Krafft點(diǎn)可以

衡量表面活性劑的溶解性能。④通常Krafft點(diǎn)與表面活性劑疏水基碳鏈的長(zhǎng)度

呈線性關(guān)系

Krafft點(diǎn)=a+bna,b是常數(shù)，n為碳鏈所含碳原子的個(gè)數(shù)

?根據(jù)上述關(guān)系式，碳鏈越長(zhǎng)，n值越大，則Krafft點(diǎn)越高

3）表面活性

①隨著烷基碳鏈長(zhǎng)度的增加，表面張力逐漸下降②分子結(jié)構(gòu)相同時(shí)，在一定范圍

內(nèi)，表面張力隨活性劑溶液的濃度升高而降低，降低到一定數(shù)值時(shí)又隨溶液濃度

的升高而增加

4）臨界膠束濃度烷基碳鏈長(zhǎng)度增加，臨界膠束濃度降低

3、合成陽(yáng)離子表面活性劑的主要反應(yīng)是N-烷基化反應(yīng)，其中叔胺與烷基化試劑

作用，生成季鉉鹽的反應(yīng)也叫做季鏤化反應(yīng)。

4、陽(yáng)離子表面活性劑的應(yīng)用：消毒殺菌劑；睛綸勻染劑；抗靜電劑；礦物浮

選劑；相轉(zhuǎn)移催化劑；織物柔軟劑

陽(yáng)離子表面活性劑最突出的特點(diǎn)具有消毒殺菌作用

5、陽(yáng)離子表面活性劑在水溶液中呈現(xiàn)正電性，形成帶正電荷的表面活性離子；與

陰離子和非離子表面活性劑相比，使用量相對(duì)較少。

第六講兩性表面活性劑

1、廣義地說(shuō)：所謂兩性表面活性劑，是指同時(shí)具有兩種離子性質(zhì)的表面活性劑。

通常所說(shuō)的兩性表面活性劑，是指由陰離子和陽(yáng)離子所組成的表面活性劑。換言

之，單就兩性表面活性劑結(jié)構(gòu)來(lái)講，在親水基一端既有陽(yáng)離子（+）也有陰離子（-）°

2、兩性表面活性劑的特性

1）具有等電點(diǎn)2）可以和所有其他類型的表面活性劑復(fù)配3）毒性低、對(duì)皮膚

眼睛刺激性小4）耐硬水性和耐高濃度電解質(zhì)性5）良好的生物降解性

3、兩性表面活性劑的分類

1）按陰離子部分的親水基團(tuán)分類：竣酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸酯鹽型、磷酸酯

鹽型

2）按整體化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：甜菜堿型、咪噗琳型、氨基酸型、氧化胺型

4、兩性表面活性劑的性質(zhì)

1）兩性表面活性劑的等電點(diǎn)2）臨界膠束濃度與pH的關(guān)系3）pH對(duì)表面活性

劑溶解度和發(fā)泡性的影響4）在基質(zhì)上的吸附量及殺菌性與pH的關(guān)系5）甜菜堿

型表面活性劑CMC與碳鏈長(zhǎng)度的關(guān)系6）兩性表面活性劑的溶解度和Krafft點(diǎn)7）

表面活性劑結(jié)構(gòu)對(duì)鈣皂分散力的影響8）去污力

5、兩性表面活性劑的應(yīng)用：洗滌劑及香波組分；殺菌消毒；纖維柔軟劑；縮絨劑;

抗靜電劑；金屬緩蝕劑；電鍍助劑

第七講非離子表面活性劑

1、非離子型表面活性劑在水溶液中不電離。其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含

氧基團(tuán)（酸基或羥基）

與水構(gòu)成氫鍵實(shí)現(xiàn)溶解的一類表面活性劑。

2、非離子表面活性劑特點(diǎn)

1）是表面活性劑家族第二大類，產(chǎn)量?jī)H次于陰離子表面活性劑。

2）由于非離子表面活性劑不能在水溶液中離解為離子，因此，穩(wěn)定性高，不受酸、

堿、鹽所影響，耐硬水性強(qiáng)。

3）與其它表面活性劑及添加劑相容性較好，可與陰、陽(yáng)、兩性離子型表面活性劑

混合使用。

4）由于在溶液中不電離，故在一般固體表面上不易發(fā)生強(qiáng)烈吸附。

5）聚氧乙烯型非離子表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)強(qiáng)烈依賴于溫度，隨溫度升高，

在水中變得不溶（濁點(diǎn)現(xiàn)象）o但糖基非離子表面活性劑的性質(zhì)具有正常的溫度依

賴性，如溶解性隨溫度升高而增加。

6）非離子表面活性劑具有高表面活性，其水溶液的表面張力低，臨界膠團(tuán)濃度低,

膠團(tuán)聚集數(shù)大，增溶作用強(qiáng)，具有良好的乳化力和去污力。

7）與離子型表面活性劑相比，非離子表面活性劑一般來(lái)講起泡性能較差，因此適

合于配制低泡型洗滌劑和其它低泡型配方產(chǎn)品。

8）非離子表面活性劑在溶液中不帶電荷，不會(huì)與蛋白質(zhì)結(jié)合，因而毒性低，對(duì)皮

膚刺激性也較小。

9）非離子表面活性劑產(chǎn)品，大部分呈液態(tài)或漿狀，這是與離子型表面活性劑不同

之處。

3、分類按親水基結(jié)構(gòu)的不同，分為

1）聚乙二醇型：由含有活潑氫的憎水性原料同環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)制成。

2）多元醇型：脂肪酸與多元醇

<—親油—>|親水—

HLB值013678101213151820

如甘油、失水山梨醇、蔗糖等生

1|消泡|—I|潤(rùn)濕劑|—增溶劑一-II

石蠟37。乳化劑I去污1聚乙二醇

成的多元醇部分酯。I——滲透作用-------1

4、非離子表面活性劑的性質(zhì)：I1

HLB值；濁點(diǎn)及親水性；CMC；表面張力；潤(rùn)濕性；起泡性和洗滌性生物降解性

和毒性；

聚乙二醇型非離子表面活性劑HLB值

HLB=E/5E加成聚環(huán)氧乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

多元醇型非離子表面活性劑HLB值

HLB=20（1-S/A）S多元醇酯的皂化值；A原料脂肪酸的的酸

值

5、濁點(diǎn)（非離子SAA）

非離子SAA的水溶性：它能溶于水是因?yàn)橐已趸傲u基中的氧原子都有可能與水

分子形成氫鍵

定義：升高溫度時(shí)非離子型表面活性劑溶液由透明變渾濁，降低溫度溶液又會(huì)由

渾濁變透明，由透明變渾濁和由渾濁變透明的平均溫度稱做為非離子SAA的濁點(diǎn)

原因：-氫鍵鍵能較小，所以酸鍵氧原子與水分子的結(jié)合力比較松弛。

-如果將聚氧乙烯類非離子SAA的水溶液加熱時(shí)，隨著溫度的上升，結(jié)合的水分子

則由于熱運(yùn)動(dòng)而逐漸脫離，因而親水性也逐漸降低而變?yōu)椴蝗苡谒?，以致開始的

透明溶液變成渾濁的液體。

-當(dāng)冷卻時(shí)，氫鍵又恢復(fù)，因而又變?yōu)橥该魅芤骸?/p>

6、影響非離子表面活性劑濁點(diǎn)的因素

濁點(diǎn)隨著環(huán)氧乙烷加成數(shù)的增加而升高。但到100C以上后，上升率非常緩慢。

影響因素有：1）疏水基的種類2）疏水基碳鏈的長(zhǎng)度3）親水基的影響4）添加

劑的影響

7、非離子表面活性劑的CMC較低

原因：1）非離子表面活性劑本身不發(fā)生電離，不帶電荷，沒有靜電斥力，易形成

膠束；2）分子中的親水部分體積較大，只靠極性原子形成氫鍵溶于水，與離子型

表面活性劑相比，與溶劑作用力較弱，易形成膠束。

規(guī)律：1）隨著疏水基碳鏈長(zhǎng)度的增加，表面活性劑的親水性下降，CMC降低；2）

隨著聚氧乙烯