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第二章表面活性剂理论简介 冰淇淋是我们最喜爱的食物 有了洗涤剂我们的生活才能如此美好 若没有表面活性剂 这两样东西都不会有 这真是太可悲了 但是 如果真的没有了表面活性剂 也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣 因为没有表面活性剂 人也没有了 英国著名界面化学家Ckint 1消毒杀菌2腈纶匀染剂3抗静电剂4矿物浮选剂5相转移催化剂6织物柔软剂 食品加工印染金属加工电镀采矿采油 1 掌握表面张力 表面活性及表面活性剂的概念 2 掌握表面活性剂分子结构特点 类型 3 掌握表面活性剂几个重要参数4 亲水亲油平衡值 1 1表面张力与表面活性 当任意两相接触时 两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面 而是一个具有相当厚度的过渡区 这一过渡区通常称之为界面 若其中一相为气体 这种界面通常称为表面 但由于历史的原因 这两个概念常常混用 常见的界面有 气 液界面 气 固界面 液 液界面 液 固界面 固 固界面 一 表面活性剂基础 气 液界面 气 固界面 液 液界面 液 固界面 固 固界面 常见的表面现象 a b 表面张力与表面能 你见过不是圆形的小液滴么 空气中的液滴具有自动缩为球形的倾向 在体积相等的立体形状中球形的表面积最小 表面分子的能量较高 把内部分子拉到表面上来需对该分子做功 功的单位是J m2 称为表面自由能 由于J m2 N m m2 N m 故表面自由能又称为表面张力或界面张力 它们是一个性质的两种表现形式 表面活性剂一词来自英文Surfactant 它实际上是短语Surface 表面 Active 活性 Agent 添加剂 的缩合词 它还有一个名字叫做Tenside 表面活性剂是这样一种物质 它活跃于表面和界面上 具有极高的降低表 界面张力的能力和效率 在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体 从而具有一系列应用功能 溶入少量就能显著降低表面张力的物质也称表面活性物质或表面活性剂 浓度 具有第三类曲线的物质才叫表面活性剂 特劳贝规则 二 表面活性剂的结构特点和类型 结构 同时具有两亲基团 亲水基和亲油基 其中 亲水基为极性基 亲油基为疏水基或憎水基 常为非极性长碳链 分类 阴离子型 如羧酸盐 RCOO 阳离子型 如季氨盐 R N CH3 3非离子型 如脂肪醇聚氧乙烯醚 RO CH2CH2O nH两性表面活性剂 如氨基酸型 RN H2 CH2 2COO 其它类型 如氟 硅 天然 生物表面活性剂 等 表面活性剂产生的特殊作用主要来源于两个方面 1 降低体系的表面张力 2 胶束的形成 三 表面活性剂的几个参数 1 胶束 胶束结构示意图 临界胶束浓度CMCCriticalMicellConcentration 表面活性剂在水中随着浓度增大 表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层 多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢 聚集在一起形成胶束 这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度 胶束的形状和大小 球状 胶束的作用 乳化作用泡沫作用分散作用增溶作用催化作用 四 亲水亲油平衡值 表面活性剂的亲水性HLB 亲水亲油平衡值 Hydrophile LipophileBalance 表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力 是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值 定义 规定 无亲水性能的 石蜡的HLB 0 亲水性能很强的 十二烷基硫酸钠的HLB 40 推论 通常表面活性剂的HLB 0 40 HLB值越小 亲油性越强 HLB值越大 亲水性越强 实践表明 HLB 10的表面活性剂是亲水性的 反之是亲油性的 不同HLB值表面活性剂的用途不同表面活性剂的HLB值可通过实验测定或经验估算而求得 亲油 亲水 HLB值013678101213151820 消泡 润湿剂 增溶剂 石蜡W O乳化剂 去污 聚乙二醇 渗透作用 O W乳化剂 HLB与表面活性剂应用关系 分子形态对表面活性剂的影响 亲水基的相对位置 位于分子中间时湿润性能比较强位于分子末端时去污能力比较强 亲油基的支链 有分支结构的湿