表面活性剂的功能与应用

2020/5/2,1,第三章表面活性剂的功能与应用,2020/5/2,2,润湿作用,乳化作用,分散作用,起泡与消泡,增溶作用,洗涤作用,肥皂、洗涤剂,化妆品,食品加工,纺织工业,金属加工,石油、建筑,功能,应用,2020/5/2,3,3.1增溶作用Solubilization,表面活性剂在水溶液中达到临界胶束浓度后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加并形成透明胶体溶液，这种作用即增溶作用。,3.1.1增溶作用的定义和特点,没有两相界面存在是热力学稳定体系溶液的其他物理性质没有明显改变。,cmc,2020/5/2,4,3.1.2增溶作用的方式,1非极性分子在胶束内的增溶,在胶束内部，被增容的物质完全处于非极性环境中。,2020/5/2,5,2在表面活性剂分子间的增溶,分子结构与表面活性剂类似的极性有机化合物栅栏之间甚至拉入内部。,2020/5/2,6,3在胶束表面的吸附增溶,既不溶于水也不溶于油的小分子极性有机化合物在胶束表面增容,2020/5/2,7,4聚氧乙烯基间的增溶,以聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂包裹在胶束外层的长链中,2020/5/2,8,增溶量：100mL已标定的浓度的表面活性剂溶液中，滴加被增溶物，当达饱和开始析出时的物质的量（mol）4213,2020/5/2,9,3.1.3增溶作用的主要影响因素,3.1.3.1表面活性剂的化学结构,1.非离子型阳离子型阴离子型,2.胶束越大，增溶量越大。,3.直链型支链型,4.疏水基含有极性基团,2020/5/2,10,3.1.3.2被增溶物的化学结构,3.1.3.3温度的影响,链长、不饱和度、支链、环化程度有个问题？,2020/5/2,11,3.1.3.4添加无机电解质的影响,3.1.3.5有机添加剂的影响,添加极性物质添加非极性物质,2020/5/2,12,3.1.4增溶作用的应用,乳液聚合开采石油胶片生产洗涤剂,2020/5/2,13,3.2乳化与破乳作用,一种或多种液体以微滴状分散到另一种不相混溶的液体中所形成的多相分散体系，称为乳状液。这种形成乳状液的过程称为乳化。,分散相(内相、不连续相)分散介质(外相、连续相)水相/油相,2020/5/2,14,3.2.1乳状液的类型及形成,3.2.1.1乳状液的类型和鉴别,1水包油O/W2油包水W/O3套圈型,稀释法染料法电导法滤纸湿润法,2020/5/2,15,3.2.1.2影响乳状液类型的主要因素,1相体积（25.98%74.02%）2乳化剂的分子结构和性质3乳化器的材质4两相的聚结速度,2020/5/2,16,3.2.2影响乳状液稳定性的因素,有两相界面存在是热力学不稳定体系,1表面张力2界面膜的性质3界面电荷4乳状液分散介质的黏度5固体粉末的加入,2020/5/2,17,3.2.3乳化剂及其选择依据,合成表面活性剂高分子化合物天然化合物固体粉末,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|,1HLB值法,2020/5/2,18,1乳化剂与分散相的亲和性。2乳化剂的配伍作用3乳化剂体系的特殊要求食品、化妆品用乳化剂应无毒、无特殊气味。冰淇淋用硬脂酸单甘油醋作乳化剂。雪花膏等则用司潘吐温混合乳化剂4乳化剂的制造工艺不宜过分复杂，原料来源应丰富；使用要方便。,2020/5/2,19,2转相温度PIT法（PhaseInversionTemperature）,主要针对非离子表面活性剂浊点CloudPoint温度高低,2020/5/2,20,3.2.4乳化剂的破乳,有两相界面存在是热力学不稳定体系,2020/5/2,21,物理法：离心法电沉积法超声波法过滤法,化学法：破乳剂顶替作用湿润作用絮凝作用,破坏界面膜,2020/5/2,22,3.2.5乳化和破乳的应用,农药生产、金属加工、沥青乳化食品、化妆品原油开采,2020/5/2,23,3.3润湿作用,润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程,接触角的示意图：,2020/5/2,24,（1）粘湿,3.3.1润湿过程,粘附功(workofadhesion),2020/5/2,25,(2)浸湿,浸湿功(workofimmersion),2020/5/2,26,(3)铺展,2020/5/2,27,3.3.2表面活性剂的润湿作用,这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫润湿作用,1在固体表面发生定向吸附,2提高液体的湿润能力,2020/5/2,28,3.3.3润湿剂,这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂叫做湿润剂,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,亲油基有分支结构的湿润性和渗透性的较好去污能力较差,亲水基位置,1分子结构,2性质,阴离子型,分子量小的的湿润性和渗透性的较好分子量大的洗涤、分散、乳化能力较好,分子量,非离子型,2020/5/2,29,3.3.4表面活性剂在润湿方面的应用,1矿物的泡沫浮选2金属的防锈、缓蚀3织物的防水、防油处理4农药中的应用,2020/5/2,30,3.4起泡和消泡作用,打开啤洒、香槟瓶即有大量泡沫出现等，液体泡沫。,人们通常所说的泡沫多指,面包、蛋糕等弹性大的物质以及泡沫塑料、饼干等为固体泡沫。,液体泡沫也是本节要讨论的主要内容。,2020/5/2,31,“泡”就是由液体薄膜包围着气体。,3.4.1泡沫的形成及其稳定性,“泡沫”是气体分散于液体中的分散体系。,2020/5/2,32,1表面张力,泡沫的稳定性与那些条件相关呢？,2界面膜的性质,3表面张力的修复作用,4表面电荷,5泡内气体的扩散,2020/5/2,33,3.4.2表面活性剂的起泡和稳定作用,1表面活性剂的起泡性,表面活性剂在外界作用下产生气泡的难易程度加压通气、搅拌W外=E=A,2020/5/2,34,2表面活性剂的稳泡性,稳泡剂,天然化合物高分子化合物合成表面活性剂,2020/5/2,35,在肥皂水里加入一小匙的砂糖或少许的茶叶，放在阴暗处过夜后，就会发现这种肥皂水吹出来的泡泡颜色不但鲜艳，而且比较不容易破裂。,肥皂，热水,2020/5/2,36,在制糖、制药、微生物工程、发酵酿造工业以及减压蒸馏、溶液浓缩和机械洗涤过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。,3.4.3表面活性剂的消泡作用,2020/5/2,37,1表面张力2界面膜的性质3表面张力的修复作用4表面电荷5泡内气体的扩散,泡沫的稳定性与那些条件相关呢？,1降低局部表面张力,2破坏界面膜的弹性使其失去自动修复作用,3降低膜黏度,4固体颗粒,2020/5/2,38,消泡剂,1降低局部表面张力2破坏界面膜的弹性使其失去自动修复作用3降低膜黏度4固体颗粒,1天然油脂、矿物油2固体颗粒3合成表面活性剂,2020/5/2,39,3.4.4起泡和消泡的应用,3.4.4.1起泡作用在灭火中的应用,燃烧的条件：,温度,氧气,如何灭火呢？,2020/5/2,40,核心内容,钻井液的流变性能,钻井液处理剂,钻井液的造壁性,钻井液体系,3.4.4.2起泡作用在原油开采中的应用,钻井液,2020/5/2,41,钻井液的主要作用（简图）,2020/5/2,42,2020/5/2,43,钻井液功用类型组成,钻井液凡钻进中一切有助于从井眼产生和清除钻屑的流体（液、气、液+气）。广义完井液一切与产层接触的流体（各种盐水、聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。狭义完井液钻开油气层的钻井液。,2020/5/2,44,3.4.4.3消泡作用在发酵工业中的应用,3.4.4.4消泡作用在轻工业中的应用,2020/5/2,45,洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。,3.5洗涤和去污作用,洗涤体系是复杂的多相分散体系，润湿、渗透、吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物理的化学的过程,2020/5/2,46,加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。,污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分子占领。,其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明：,2020/5/2,47,3影响表面活性剂洗涤作用的因素,1表面或表面张力,2表面活性剂在界面上的吸附状态,3表面活性剂的分子结构,4乳化与起泡作用,5表面活性剂的增溶作用,6黏附强度,2020/5/2,48,4表面活性剂在洗涤剂中的应用,非离子型表面活性剂,阴离子型表面活性剂,两性表面活性剂,粉状洗涤剂,民用洗涤剂,工业洗涤剂,2020/5/2,49,液体洗涤剂,洗发香波,餐具洗涤剂,轻垢液体洗涤剂,重垢液体洗涤剂,2020/5/2,50,第一看产品外观。一般来说，假冒伪劣产品的外包装比较粗糙，整体色泽较为暗淡，手感比较平，没有立体感，有些产品的说明文字模糊不清，而真洗发水的包装外观质地均匀，色泽鲜亮，手感错落有致，印刷字体清晰顺畅。,第二闻产品香味。香味是判断洗发水真假的重要依据。假的洗发水，香味或比较暗淡，或者根本就没有香味，另外有些假冒产品由于过多的加入了香精，闻起来有刺鼻的香味。而正品洗发水香味比较浓郁但很清新，给人的感觉比较舒爽。,洗发水的选用,2020/5/2,51,第三点打开洗发水，来个“近距离接触”。挤出一点点洗发水，看一看它的粘稠度。假的洗发水，由于掺水比较多。显得比较稀而且有丝状。甚至时还会看到泡沫或拉丝现象，成分不。而真的洗发水，整体看起来比较均匀，色泽柔和鲜亮，没有拉丝状。洗起头来泡沫一般也比较丰富。,第四点问价钱。正规商店、商场的名牌洗发水价钱比较高，一般都是真货，如果价位非常低，低于正品进货价20%以上，这就值得怀疑了。,2020/5/2,52,洗发应注意的问题,1不宜过勤根据自己的情况，大概一周洗两、三次就可以了。,2不宜用二合一或多合一的洗发水,3护法素的使用,天生卷或头发较为干枯的可适量增加护法素的用量。,非常细软的发质一般头皮都容易