表面活性剂及应用.ppt

表面活性剂 Surfactant 及其应用 表面活性剂的一般结构 表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质 表面活性剂从结构上看均为两亲分子 即同时具有亲水的极性基团和憎水的非极性基团 非极性基团 2 全氟表面活性剂 将上述碳氢链中的氢原子全部用氟原子取代即可 其疏水作用强于碳氢链 其水溶液表面张力可低至20mN m以下 3 硅化合物类 如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出 表面活性剂分类 表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类 阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用 否则可能会发生沉淀而失去活性作用 常用表面活性剂 1 阴离子表面活性剂 羧酸盐RCOO 例如 肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等 2 磺酸盐R SO3 例如 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠 ABS 等 3 硫酸酯盐R OSO3 4 磷酸酯盐R OPO32 2 阳离子表面活性剂具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点 伯胺盐R NH3 2 季胺盐CH3 例如C16H33 N CH3Br CH3十六烷基溴化铵 俗称1631 3 吡啶盐例如C12H25 NC5H5 常用表面活性剂 季胺盐水溶液具有强杀菌性 常用作消毒 杀菌剂 常用表面活性剂 3 两性表面活性剂 3 卵磷脂类属天然表面活性剂 常用作食品添加剂 4 非离子表面活性剂 脂肪醇聚氧乙烯醚R O CH2CH2O nH俗称平平加系列 具良好湿润性能 2 烷基酚聚氧乙烯醚R C6H4 O C2H4O nH俗称OP系列 化学性质稳定 抗氧化性能强 3 聚氧乙烯烷基酰胺R CONH C2H4O nH常用作起泡剂 增粘剂 4 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类及Tween类表面活性剂即属此类具有低毒的特点 广泛用于医药工业 食品工业以及生化实验 亲水基多为聚氧乙烯基构成 由所含氧乙烯基数目控制其亲水性 稳定性高 与其他类型表面活性剂相容性好 可混合使用 Gemini 在Gemini表面活性剂中 两个离子头基是靠联接基团通过化学键而连接的 由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的连接 致使其碳氢链间更容易产生强相互作用 即加强了碳氢链间的疏水结合力 而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱这就是Gemini表面活性剂和单链单头基表面活性剂相比较 具有高表面活性的根本原因 常用表面活性剂性能参数 C20 降低溶液表面张力20mN m 1时所需的表面活性剂浓度 该值愈小表明表面活性剂在界面的吸附能力愈强 2 表面活性剂有效值 能够把水的表面张力降低到的最小值 显然 能把水的表面张力降得愈低 该表面活性剂愈有效 C20 有效值 杂质的原因 20mN m 常用表面活性剂性能参数 CMC 在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折 继续增加活性剂浓度 表面张力不再降低 3 临界胶束浓度 CMC CriticalMicelleConcentration 表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度 临界胶束浓度 criticalmicelleconcentration 表面活性剂浓度变大 C CMC分子在溶液表面定向排列 表面张力迅速降低 C CMC溶液表面定向排列已经饱和 表面张力达到最小值 开始形成小胶束 C CMC溶液中的分子的憎水基相互吸引 分子自发聚集 形成球状 层状胶束 将憎水基埋在胶束内部 胶束 micelle 两亲分子溶解在水中达一定浓度时 其非极性部分会互相吸引 从而使得分子自发形成有序的聚集体 使憎水基向里 亲水基向外 减小了憎水基与水分子的接触 使体系能量下降 这种多分子有序聚集体称为胶束 随着亲水基不同和浓度不同 形成的胶束可呈现棒状 层状或球状等多种形状 球形胶束 棒状胶束 层状胶束 脂质双层与细胞膜 临界胶束浓度 criticalmicelleconcentration 临界胶束浓度简称CMC 表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度 在CMC附近 表面活性剂溶液的许多性质都会出现转折 如表面张力 电导率 去污能力等 可以利用测定表面张力 电导率等方法达到测定临界胶束浓度的目的 常用表面活性剂性能参数 亲水亲油平衡值 hydrophile lipophilebalance Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物质的亲水性 对非离子型的表面活性剂 HLB的计算公式为 石蜡无亲水基 所以HLB 0聚乙二醇 全部是亲水基 HLB 20 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0 20之间 在表面活性剂的应用中 需根据不同目的选择具备适当亲水亲油性的表面活性剂 HLB值 根据需要 可根据HLB值选择合适的表面活性剂 例如 HLB值在2 6之间 可作油包水型的乳化剂 8 10之间作润湿剂 12 18之间作为水包油型乳化剂 HLB值024681