3 表面活性剂的性能与应用原理.ppt

1 3表面活性剂 SAA 的性能与应用原理 前言3 1表面活性剂 SAA 的定义3 1 1SAA的分类 结构特征3 1 2表面活性剂的性能3 1 3SAA在复配型精细化学品中的作用3 1 4SAA复配的应用与规律 2 无处不在的SAA 绿茶冰淇淋配方 绿茶汁5 全脂淡乳粉9 3 稀奶油25 甘油硬脂酸脂0 2 白砂糖15 明胶0 4 羧甲基纤维素钠0 1 水45 制备工艺白砂糖 稀奶油 全脂淡奶粉 稳定剂 乳化剂 水 混合配料 均质 杀菌 冷却 加茶汁 老化 凝冻 灌注 包装 检验 成品 甘油硬脂酸脂SAA 食品乳化剂作用 乳化 分散 发泡保型性的改善 增加室温下冰淇淋的耐热性贮藏性的改善 减少贮藏中制品的变化防止或控制粗大冰晶形成 使冰淇淋的组织细腻 3 其它 塑料制品中的抗静电剂洗涤用品化妆品车用化学品等等 4 3 1 1表面活性剂 SAA 的定义 表面张力表面活性剂定义 5 3 1 1表面张力 表面表面张力 6 表面 界面 相与相之间的接触面固 液 固 固 固 气 液 液 液 气表面两相中一相为气相时形成的界面固 气 液 气说明界面实际上并不是一个几何面 它通常是约几个分子厚度的过渡区 7 表面张力 现象存在表面张力导致产生原因 定义导致结果 8 现象 露珠在荷叶 草叶上呈球形而不是铺在叶面上水银落到地上散落呈小球而不是其它形状曲别针或一角硬币可浮在水面 9 捅破有棉线肥皂水的肥皂膜 10 表面张力产生原因 定义 原因液体内部分子受力平衡表面层分子受力不平衡 合力指向液体内部 表面层分子有被拉进液体内部趋势定义 11 表面张力定义 宏观表现为液体表面有收缩趋势 从而处于表面层内分子数减少 或者说表面恒有一种抵抗表面扩张的力 即表面张力 亦有用 表示的 其物理意义是垂直作用于单位长度相表面上的力 单位为 N m 1 12 导致结果 体系表面积越大 能量越高 界面相同 表面层分子要比内部分子多出一部分能量 即表面能 E 表面能等于表面张力 和表面积 A 的乘积 即 E A 13 3 1 2表面活性剂定义 纯溶剂的表面张力定值 恒T P 纯液体表面能的降低只能通过缩小表面积来实现 叶面的水滴 水银球为球形的原因 E A溶液的表面张力 可变 恒T P下 SAA定义 14 溶液的表面张力 可随溶质浓度而变 第一类 曲线3增加略有上升 常接近于直线如NaCl溶液第二类 曲线2增加而逐渐下降在浓度很稀时下降较快 随浓度增加下降变慢如丁醇溶液第三类 曲线1在溶液浓度较稀时 表面张力急剧下降当溶液的浓度达到一定值后 溶液的表面张力就不再下降了如十二烷基苯磺酸钠SAA 15 SAA定义 掌握 以很低的浓度就能显著降低溶剂的表面张力的物质 16 3 1 3SAA的分类 结构特征 1saa结构特征2SAA种类 17 1saa结构特征 掌握 分子中具两亲结构极性基团 亲水基非极性基团 长链烃基 亲油基 疏水基 18 2SAA种类 概述种类 19 概述 常见分类方法 按SAA在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型非离子型 离子型 阴离子 阳离子和两性SAA 按用途分类如润湿剂 渗透剂 乳化剂 分散剂 柔软剂 抗静电剂 洗涤剂等按SAA在水和油中的溶解性水溶性和油溶性SAA按分子量分类分子量大于10000者称为高分子SAA 分子量在1000 10000的称为中分子量SAA 分子量在100 1000的称为低分子量SAA前两种常见 20 saa种类 按离子类型 掌握 概述阴离子SAA阳离子SAA两性离子SAA非离子SAA特种表面活性剂 21 按离子类型分类 即按在水溶液中能否解离及解离后离子类型 亲水基结构 分类 22 阴离子SAA 定义在水中电离后 亲水基团带负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂种类和用途说明 阴离子表面活性剂的水溶液一般呈中性或碱性 因此一般在中性或碱性环境下使用 23 阴离子SAA种类和用途 24 脂肪族羧酸盐 RCOO M 亲水基为羧基包括高级脂肪酸的钾 钠 铵盐以及三乙醇铵盐 如肥皂是历史上开发最早的阴离子表面活性剂 也是重要的洗涤剂 目前仍是皮肤清洁剂的重要品种 25 磺酸盐 R SO3 M 亲水基为为磺酸根 R S03 包括烷基苯磺酸盐 烷基磺酸盐 烯烃磺酸盐 磺基单羧酸酯 脂肪酸磺烷基酯 琥珀酸酯磺酸盐 烷基萘磺酸盐 石油磺酸盐 木质素磺酸盐 烷基甘油醚磺酸盐等多种类型 26 硫酸酯盐 脂肪族二元酸与醇类发生酯化反应生成硫酸单酯和硫酸双酯 硫酸单酯和碱中和生成的盐叫硫酸酯盐 RO SO2 ONa R OSO3Na 与磺酸盐区别结构 硫酸酯盐中的硫原子不与烃基中的碳原子直接相连性质 最大区别在于硫酸酯盐在酸性条件下可以发生水解主要种类 有脂肪醇硫酸酯盐 FAS或AS 和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐 AES 两类 27 烷基苯磺酸盐 种类直链烷基苯 LAS 易降解支链烷基苯ABS 不易降解 目前已基本被LAS取代用途烷基苯磺酸钠去污力强 起泡力和泡沫稳定性以及化学稳定性好 而且原料来源充足 生产成本低 在民用和工业用清洗剂中有着广泛的用途是阴离子表面活性剂中最重要的一种品种 也是中国合成洗涤剂的主要活性成分 28 烷基磺酸盐 AS和SAS 通式为RSO3M M为碱金属或碱土金属 R为C12 C20范围的烷基 其中以十六烷基磺酸盐性能最好 国内商品名为601洗涤剂它的毒性和对皮肤的刺激性都比LAS低 生物降解性好 是具有很好水溶性 润湿力 除油力的洗涤剂 用途是配制重垢液体洗涤剂的主要原料 可做个人卫生盥洗制品 各种洗衣物以及硬表面清洗剂使用时常与醇醚硫酸 AES 烯烃磺酸盐 AOS 复配 以弥补SAS在硬水中泡沫性差的缺点 29 烯烃磺酸盐 在硬水中和有肥皂存在时具有很好的起泡力和优良的去污力 毒性低 对皮肤刺激性小 性能温和用途 在家庭和工业 清洗中均有广泛的用途 常用作个人保护 卫生用品 手洗餐具清洗剂 重垢衣物洗涤剂 羽毛清洗剂 洗衣用合成皂 液体皂以及家庭用和工业用硬表面清洗剂的主要成分 30 阳离子SAA 定义在水溶液中电离时 亲水基团带正电荷的saa 其疏水基与阴离子表面活性剂相似 种类用途工业上 直接利用其表面活性的不多 而是利用其派生性质 它除用作纤维柔软剂 抗静电剂 防水剂 染色助剂等之外 还用作矿物浮选剂 防锈剂 杀菌剂 防腐剂等说明 阳离子型表面活性剂的水溶液通常显酸性 31 阳离子SAA种类 32 两性离子SAA 定义通常把亲水基结构中同时含有阳 阴离子的表面活性剂叫两性表面活性剂 种类用途它在酸 碱溶液中 可分别离解成阳离子或阴离子 是近年来发展速度最快的一类表面活性剂除了有良好的表面活性 去污 乳化 分散 润湿作用外 同时具备杀菌 抗静电 柔软等特性 并有相容性好 易于生物降解的优点 因此在民用和工业应用日趋扩大但目前价格高是其缺陷 33 两性离子SAA种类 在大多数情况下 阳离子部分都是由铵盐或季铵盐作为亲水基 而阴离子部分可以是羧酸盐 硫酸酯盐 磺酸盐等其中阴离子部分为羧酸盐 阳离子为胺盐的称氨基酸型 阳离子部分由季铵盐构成的则称为甜菜碱性 34 非离子SAA 定义在水中不电离 其亲水基主要是由一定数量的含氧基团 一般为醚键或羟基 构成的saa种类用途 35 非离子SAA种类 36 非离子SAA用途 特点稳定性高 不易受强电解质无机盆类存在的影响 也不易受酸碱的影响 在溶液中不是离子状态在水及有机溶剂中皆有良好的溶解性能 但结构不同而有所差异 相容性好 能很好地复配使用有良好的耐硬水能力 低起泡性的特点大多具有良好的乳化 润湿 渗透性能及起泡 洗涤 稳泡 抗静电 增溶等作用 且无毒 因此广泛用作纺织业 化妆品 食品 药物等行业 是目前应用最为广泛的一类SAA之一在数量上仅次于阴离子表面活性剂 是一类大量使用的重要品种 37 特种表面活性剂 38 3 1 3saa的性能参数 临界胶束浓度 CMC 定义掌握 saa的亲疏平衡值 HLB 浊点 掌握 39 临界胶束浓度 CMC 定义表面活性剂形成胶束的最低浓度说明此时 表面活性剂分子在表面饱和 表面张力降低到最低值胶束 表面活性剂分子三三两两聚集在一起 憎水基靠在一起 形成的小胶团 影响CMC的因素SAA的结构 主要包括SAA的碳氢链链长 C CMC 碳氢链分支数目 分支多 烃链间作用力 CMC 极性基位置 极性基位于烃链中间 CMC 碳氢链中其它取代基 烃链中有极性基团时 CMC 亲水基团 CMC离子 CMC非离子 外部条件温度 T CMC非离子 等 40 胶束的结构 41 saa的亲疏平衡值 HLB 定义指表面活性剂分子中亲油和亲水基团的大小和力量的平衡 说明HLB值可以通过计算或由实验测定HLB值越大 亲水性越强 HLB值越小 亲油性越强 HLB值的计算 42 HLB值的计算 掌握 单一SAA的HLB值计算混和saa的HLB值计算 43 单一SAA的HLB值计算 聚氧乙烯醚类和多元醇类非离子SAA多元醇脂肪酸酯类非离子SAA通用的表面活性剂HLB值经验计算式 44 聚氧乙烯醚类和多元醇类非离子SAA 例1求壬基酚聚氧乙烯醚 的HLB值已知 壬基酚聚氧乙烯醚的相对分子量为616解 亲水基团的相对分子量 MH MH 14 14 16 9 396故 HLB MH M 396 616 20 12 86 45 多元醇脂肪酸酯类非离子SAA 式中S为多元醇酯的皂化值 SoapValue A为原料脂肪酸的酸值 AcidityValue 皂化值S表征了SAA相对分子质量的大小 1克油脂完全皂化时所需要的氢氧化钾的毫克数 酸值A代表亲油基的大小 中和1克油中的酸性物质所需氢氧化钾的毫克数谓之酸值 酸值过大 说明油品氧化变质严重所以S A是亲油基质量在SAA质量中所占百分数1 S A代表亲水基质量在SAA质量中所占百分数例2 硬脂酸单甘酯的酸值A测得为198 皂化值为161 所以其HLB 20 1 161 198 3 8 46 通用的表面活性剂HLB值经验计算式 基团数法该式的意义 在求SAA的HLB值时 可以把SAA的分子分为一些基团 每一个基团对HLB的贡献称为基团数 HLB是各基团贡献之和 示例 47 例3 太古油的分子式为求其HLB值解 亲水基 一个基团数为1 11一个 COOH 基团数为1 2 1一个 O 基团数为1 1 3亲水基团数之和为 11 1 3 2 1 14 4亲油基 13个 CH2 基团数为13 0 4753个 基团数为3 0 475一个 CH3为1 0 475亲油基团数之和为 13 3 1 0 475 8 075太古油的HLB值应为 HLB 7 14 4 8 075 13 3 48 混和saa的HLB值计算 具有加和性 式中WA和WB为混合SAA中A和B的重量 HLBA和HLBB为纯A和B的HLB值例470 的吐温 80 HLB 15 和30 的司盘 80 HLB 4 3 组成混合表面活性剂 求该混合物的HLB值 49 不同HLB值的SAA用途 增溶剂 15 18去污剂 13 16O W乳化剂 8 16润湿剂 7 9W O乳化剂 3 8消泡剂 1 3 50 浊点 非离子SAA 非离子SAA的水溶性非离子SAA的浊点 51 非离子SAA的水溶性 它能溶于水是因为乙氧基及羟基中的氧原子都有可能与水分子形成氢键 52 非离子SAA的浊点 定义升高温度时非离子型表面活性剂溶液由透明变浑浊 降低温度溶液又会由浑浊变透明 由透明变浑浊和由浑浊变透明的平均温度称做为非离子SAA的浊点原因氢键键能较小 所以醚键氧原子与水分子的结合力比较松弛 如果将聚氧乙烯类非离子SAA的水溶液加热时 随着温度的上升 结合的水分子则由于热运动而逐渐脱离 因而亲水性也逐渐降低而变为不溶于水 以致开始的透明溶液变成浑浊的液体 当冷却时 氢键又恢复 因而又变为透明溶液 53 3 2saa在复配型精细化学品中的作用 3 2 1saa的界面吸附 掌握应用例子 3 2 2润湿与渗透作用 掌握应用例子 3 2 3发泡与消泡作用 掌握应用例子 3 2 4乳化作用3 2 5分散作用3 2 6增溶3 2 7洗涤作用 54 3 2表面活性剂在复配型精细化学品中的作用 3 2 1吸附作用吸附定义物质至一相中迁移至界面的过程称为吸附 一 吸附的类型吸附的类型可分为物理吸附和化学吸附 二 吸附等温式 1 Freundlich吸附等温式Freundlich通过大量实验数据 总结出经验方程式 称为Freundlich吸附方程式 V KP1 n n 1 55 如果要验证吸附数据是否符合Freundlich吸附等温式 应将改为直线式 两边取对数 并以lgV对lgP作图 察看是否为一直线 由直线的截距可以求得K 由斜率可以求得n 56 NH3在木炭上的吸附 NH3在木炭上的吸附 57 2 Langmuir吸附等温式Langmuir吸附等温式是用分子运动学说导出吸附量与气体压力之间的关系式 气体分子的吸附是单分子层的 气体分子被吸附在固定的表面位置上 达到平衡时 气体分子的吸附速度与解吸速度相等 吸附速度与固体表面空位数值成正比 且吸附平衡是动态平衡 相邻的被吸附分子之间没有作用力 58 设 为某一瞬间已被吸收气体的固体表面积占总表面积的份数 也就是固体表面被吸附质覆盖的份数 1 未被覆盖的份数 因单位面积固体对气体的吸附速度与气体的压力成正比 同时因为只有气体碰撞到表面空白部分时 才能被吸附 所以吸附速度又与 1 成正比 故Langmuir吸附等温式用于化学吸附或溶液中吸附大分子时 结果好 59 60 3 BET吸附等温线1938年Brunauer Emmet和Teller三人在Langmuir单分子层吸附理论的基础上 提出多分子层吸附理论简称BET吸附理论 61 若每克吸附剂的总表面积为比表面积 用S表示 当知每一个吸附质的横截面积时 则可求出吸附剂的比表面积 62 三 溶液吸附的经验规律固体自溶液中的吸附是最常见的吸附现象之一 溶液吸附规律比较复杂 至今尚无完满的理论 1 使固 液表面自由能降低最多的溶质 被吸附的量最多 活性炭自脂肪酸水溶液中的吸附等温线 63 2 溶解度低的物质易被吸附 硅胶自四氯化碳和苯中吸附甲酸的等温线 64 3 极性吸附剂容易吸附极性溶质 非极性吸附剂易吸附非极性溶质 四 影响吸附的因素溶液中的吸附是溶质和溶剂分子争夺表面的净结果 影响因素复杂 主要有以下几点 65 1 比表面积 见教材 2 吸附剂同系有机物在溶液中被吸附时 吸附量随着碳链增长而有规律地增加 3 溶质的溶解度 4 界面张力 5 PH值 6 温度 66 表面活性剂吸附作用的应用示例 塑料抗静电剂原油开采用防蜡剂 67 静电的产生及危害 塑料行业 塑料电阻很高 又无导电性 形成的静电在表面积累造成各种静电危害 甚至造成严重事故 加工过程中产生静电吸附灰尘 影响产品质量 使生产率下降静电若积累 静电压常常可高达数千伏 甚至上万伏 还会产生电火花 在遇到易燃品时 会引起燃烧和爆炸事故使用过程中当人行走在塑料地板上或使用塑料制品时 由于鞋底与地板的摩擦和塑料制品与人之间或塑料制品相互之间摩擦 会使人和塑料制品带电 当人与其他导电物体相接触时 就会产生放电现象 使人体遭受程度不同的电击 在塑料容器中搅拌可燃性液体时 在塑料管路输送易燃易爆性粉料和液体时 由于静电的产生会引起火灾和爆炸 68 外部抗静电剂的作用机理 抗静电剂法是用以表面活性剂为中心的抗静电剂对塑料进行表面处理或混炼入其内部 是目前使用最为广泛而又行之有效的方法 抗静电剂主要是一些表面活性剂 包括外部抗静电剂和内部抗静电剂两类表面吸附 亲水基指向空气 表面容易吸附微量水分直接导电水份的存在使塑料中电解质可离子化 间接降低表面电阻 加速表面电荷泄漏增大摩擦间隙中的介电常数 削弱间隙的电场强度 减少电荷产生 69 抗静电剂类型 阴离子型如高级脂肪酸盐 各种硫酸衍生物和各种磷酸衍生物等主要用于纤维和纺织品上作油剂 整理剂之组分阳离子型主要包括各种胺盐 季铵盐和烷基咪唑啉等其中脂肪胺盐酸盐 季铵盐类抗静电剂适合作塑料用混合型抗静电剂高分子SAA用作塑料抗静电剂时 抗静电性能持久两性离子型 非离子型等 70 3 2 2增溶作用 定义表面活性剂在水溶液中形成胶束后 具有能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大的能力 且溶液呈透明状 这种作用称为增溶作用 能产生增溶作用的表面活性剂称为增溶剂 被增溶的有机物称为被增溶物 71 一 增溶作用的模式 1 非极性分子在胶束内部的增溶 2 增溶于表面活性剂分子间的 栅栏 处 3 在胶束表面的增溶 4 在聚氧乙烯链间的增溶 72 二 增溶作用的主要影响因素 1 增溶剂的分子结构和性质碳氢链长的影晌 在同系的表面活性剂中 碳氢链越长 胶束行为出现的浓度越小 增溶能力增大 表3 6表面活性剂的碳氢链具有分支时 由于CMC值较高且聚集数n较小因而增溶作用差 表面活性剂的类型对增溶作用有影响聚氧乙烯链长对增溶的影响较碳氢链更大 73 对于极性有机物主要增溶于聚氧乙烯的外壳之中 所以增溶量随聚氧乙烯链增长而增大 表面活性剂的类型不同 对烃类和极性有机物的增溶作用的顺序是 非离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 阴离子表面活性剂 2 被增溶物的分子结构和性质 被增溶物分子的链长 环化 不饱和度和支化度表3 7 74 脂肪烃和烷基芳烃的增溶量随链长增加而减小 环化能使增溶量增高 不饱和化合物的增溶量较相应的饱和化合物大 带支链的饱和化合物的增溶量与相应的直链异构体大致相同 多环化合物的增溶量随分子质量增大而减小 甚至较分子质量相等直链化合物的增溶量还要小 摩尔体积和曲面压 被增溶物的极性被增溶物的增溶量随极性憎大而增高 3 有机添加物 4 电解质 5 温度 6 混合表面活性剂 75 被增溶物的极性被增溶物的增溶量随极性憎大而增高 3 有机添加物 4 电解质在离子表面活性剂溶液中加入无机盐可增加烃类的增溶量 减小极性有机物的增溶量 在非离子表面活性剂溶液中加入无机盐 其浊点降低 增溶量增高 并且随加入盐的浓度增大而增高 5 温度 6 混合表面活性剂 76 三 增溶时应注意的问题 1 浊点及影响浊点的条件 2 增溶剂加入的方法 3 增溶时用量的影响四 表面活性剂增溶作用的应用 77 乳液聚合中的应用 乳液聚合定义是将单体用机械搅拌及在乳化剂 SAA 的作用下 分散在介质 与单体不相溶 中进行聚合如将丁二烯 苯乙烯 油溶性 单体分散于水中制丁苯橡胶特征 聚合反应是在溶液中SAA的胶粒内进行的原理 丁苯橡胶制备为例 结论SAA胶束对单体的增溶 才使反应在胶束内进行 78 乳液聚合制备丁苯橡胶原理 主要原料状态聚合反应场所胶束内 绝大部分 水中 很小比例 聚合过程 79 聚合反应主要原料溶解状态 丁二烯 苯乙烯 油溶性 微溶于水 微量溶解于水中的部分被增溶于水溶液中SAA胶束内大量未溶的部分表面吸附乳化剂 SAA 后以油滴的形式分散于水中 彼此无法 靠拢聚合反应引发剂状态水溶性 在水中分解出游离基 80 聚合过程 单体消耗 油滴变小随着胶束内聚合反应的进行 水中溶解的单体丁二烯 苯乙烯不断扩散进胶束 而油滴中的单体会相应溶解微量进入水中补充 油滴逐渐变小 胶束不断长大 成为被单体溶涨的丁苯橡胶粒子SAA消耗 胶束变少同时 丁苯橡胶粒子表面上会吸附乳化剂分子 且数量越来越多 以致使得水相中原有胶束的浓度不断降低 最终 不含单体的胶束消失聚合反应中止当同一聚合物 单体粒子中有第二个游离基进入时 就可能使生长的链终止而结束聚合反应 81 3 2 3乳化作用 乳化是一种液体以微细液滴的形式均匀分散于另一不相混溶的液体中 形成较稳定的乳状液体的过程 一 乳化作用在农药复配品中的应用 1 可溶性乳状液 2 可溶化型乳状液 3 浓乳状液 82 二 在机械加工及防锈中的应用三 乳化作用在化妆复配品中的应用四 乳化剂在原油开采中的应用五 乳化剂在注射乳剂中的应用 83 3 2 4分散作用 一 表面活性剂在分散过程中的作用 1 表面活性剂在分散过程中的主要作用 降低液体介质的表面张力 固液界面张力和液体在固体上的接触角 离子型表面活性剂在某些固体粒子上的吸附可增加粒子表面电势 84 在固体粒子表面上亲液基团朝向液相的表面活性剂定向吸附层的形成 长链表面活性剂和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附层起到空间稳定作用 表面活性剂在固体表面结构缺陷上的吸附不仅可降低界面能 而且能在表面上形成机械屏障 有利于固体研磨分散 85 2 以水为分散介质的分散体系中表面活性剂的作用 3 在非水介质体系中表面活性剂的作用 对非极性固体粒子对极性固体粒子 86 1 色散力 诱导力和取向力既没有 性也没有 性 2 偶极矩愈大 分子的极性 3 增溶作用和乳化作用相似 但又有所不同 乳化作用形成的乳状液 从化学热力学观点看是一个 时间长了终究要 的 但增溶作用不同 产生的胶体溶液是一个更加稳定的 增溶是一个 的平衡过程 无论用什么方法 达到平衡后的增溶作用同时存在 87 吸附的类型可分为 吸附和 吸附 增溶作用的主要影响因素 88 3 2 5洗涤作用 一 洗涤作用简介 1 污垢的种类 油性污垢 油污 油性污垢大多是油溶性的液体或半固体 其中包括动植物油脂 脂肪酸 脂肪醇 胆固醇和矿物油及其氧化物等 固体污垢固体污垢包括煤烟 灰尘 泥土 沙 水泥 皮屑 石灰和铁锈等 液体污垢和固体污垢在物理性质和化学性质上存在较大差异 去除机理也不同 89 2 污垢的粘附 机械粘附机械粘附主要指的是固体尘土粘附的现象 污垢几乎可以用单纯的搅拌和振动力将其去除 分子间力粘附被洗物品和污垢以分子间范德华力 包括氢键 结合 90 静电力粘附在有些特殊条件下污垢也可通过静电引力而粘附 化学结合力污垢通过化学吸附产生的化学结合力与固体表面的粘附 例如 纤维素和蛋白质纤维的表面在碱性溶液中带有负电 静电 而炭黑 氧化铁等固体污垢粒子在此条件下带有正电 它们可以通过静电引力产生粘附 另外 水中含有的钙 镁 铁 铝等多价金属离子在带负电的纤维和带负电的污垢粒子之间 可以形成多价阳离子桥 从而使带负电的表面粘附上带负电的污垢 静电结合力比机械结合力强 因此污垢去除较困难 极性固体污垢 如粘土 脂肪酸 蛋白质等与纤维素的羟基之间通过形成氢键或离子键的化学结合力而粘附在纤维上 这类污垢用通常的洗涤方法很难去除 需要采取特殊的化学处理 使之分解 去除 91 3 污垢的去除固体表面 污垢 洗涤剂 介质 固体表面 洗涤剂 介质 污垢 洗涤剂 介质洗涤效率取决于以下因素 固体与污垢的粘附强度 固体表面与洗涤剂的粘附强度以及洗涤剂与污垢间的粘附强度 92 二 表面活性剂在洗涤中的作用 1 降低表 界 面张力 2 表面活性剂在界面的吸附作用 3 表面活性剂的乳化与起泡作用 4 表面活性剂的增溶作用三 洗涤剂 93 3 2 6润湿作用 润湿定义固体表面上的气体被液体取代 有时是一种液体被另一种液体取代 的现象润湿基础理论表面活性剂对润湿的影响应用举例 94 3 2 6润湿与渗透作用 一 润湿的基础理论杨氏 Young 方程式二 渗透三 应用实例 95 润湿应用举例 农药润湿剂防雨布 96 农药润湿剂 植物的茎叶表层多数是由含腊的角质膜所组成 是疏水的 而多数农药常以水溶液形式施加无润湿剂结果药液不易铺展药液易滚落 造成浪费药液不展开 待水分蒸发后 叶面上只能形成断续的斑点 杀虫效果不好加润湿剂 SAA SAA在界面吸附后 降低液 气 固 液界面界面张力 使三个界面的界面张力大小发生相对改变 从而改变润湿角 药液得以在植物表皮铺展水分蒸发后 形成均匀的药物薄层 大大提高了农药的利用率和杀虫效果 97 防雨布 普通棉布因纤维中有醇羟基存在而呈亲水性 所以容易被水粘湿 不能防雨若采用表面活性剂处理棉布 使其发生界面吸附极性基与棉纤维醇羟基结合 而非极性基伸向空气 形成新的非极性界面层 这样当极性水与棉布发生接触时 由原来的能润湿棉布变为不润湿 这样就制成了既能防水又能透气的雨布 98 3 3表面活性剂的复配原理与应用 3 3 1复配助剂对SAA的影响3 3 2SAA间的相互影响 99 复配助剂对SAA的影响 无机电解质对SAA的影响极性有机物对SAA的影响水溶性高分子化合物的影响 100 3 3 1无机电解质对SAA的影响 离子型SAA CMC 且 min降得更低 加入与SAA有相同离子无机盐 无机电解质的浓度也有影响增效原因 离子型SAA界面吸附 形成胶团时 都有双电层结构 加入无机盐后 反离子压缩了双电层的扩散层厚度 从而SAA分子更易吸附于界面或形成胶团 表现为表面张力及CMC的降低 非离子SAA影响较小 101 3 3 2极性有机物对SAA的影响 脂肪醇 一 长链脂肪醇C醇 CMC 且碳氢链越长 这种作用越明显C醇 CMC C醇高时 二 短链醇CMC C醇小时 C醇 CMC C醇高时 甲醇 己醇 C醇 CMC先降后增三 水溶性较强的极性有机物尿素 N 甲基乙酰胺 乙二醇 1 4二氧六环等使CMC 使SAA在水中的溶解度增加 SAA的助溶剂 果糖 木糖 山梨糖醇 环己六醇等 CMC 102 四 表面活性剂助溶剂的影响某些表面活性剂由于在水中溶解度太小 对应用不利 需要在配方中加入增加溶解度的添加剂 即助溶剂 103 五 水溶性高分子化合物的影响 增粘SAA与水溶性高分子化合物形成复合物烃链的疏水作用 电性作用 色散力作用三种 导致SAA溶液黏度的增加 例常将明胶 阿拉伯树胶等和SAA一起使用 使乳状液稳