第十一章 表面活性剂的其他性质

1、化学与化学工程学院化学与化学工程学院 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 陈朝晖陈朝晖 Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 11.1 润湿润湿 Wetting l润湿是指固体表面上的一种流体被另一种不相溶的流体所取代的过程。润湿是指固体表面上的一种流体被另一种不相溶的流体所取代的过程。 即固体表面上的气体（或液体）被液体即固体表面上的气体（或液体）被液体(或另一种液体或另一种液体)取代的现象。取代的现象。 l包括：沾湿包括：沾湿(adhesion)、浸湿、浸

2、湿(immersion)、铺展、铺展(spreading)三种类型。三种类型。 l能增强水或水溶液取代固体表面空气能力的物质称为能增强水或水溶液取代固体表面空气能力的物质称为润湿剂润湿剂。 农药的喷雾润湿农药的喷雾润湿 织物的整理织物的整理 沾湿沾湿(adhesion)过程就是当液体与固体接触过程就是当液体与固体接触 后，将液后，将液-气和固气和固-气界面变为固气界面变为固-液界面的过液界面的过 程。程。 浸湿浸湿(immersion)是指固体浸入液体中的过程，是指固体浸入液体中的过程， 其实质是固其实质是固-气界面被固气界面被固-液界面所代替的过液界面所代替的过 程。程。 铺展铺展(spre

3、ading)过程是固过程是固-气界面被固气界面被固-液界液界 面代替的过程。面代替的过程。 Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 接触角接触角(contact angle) ：达平衡时，：达平衡时，在气、液、固三相交界点，气在气、液、固三相交界点，气-液与液液与液- 固界面张力之间的夹角固界面张力之间的夹角，以以表示表示。 液体能自发占领固体表面液体能自发占领固体表面, ,把固体表面掩盖起来把固体表面掩盖起来, ,称该液体能润湿这种固体称该液体能润湿这种固体, , 反之为不具反之为不

4、具润湿作用润湿作用。 表面活性剂润湿功能表面活性剂润湿功能 S G L lg sl sg 根据接触角的大小判断润湿情况根据接触角的大小判断润湿情况 =0或不存在铺展或不存在铺展 浸湿浸湿 沾湿沾湿 完全不润湿完全不润湿 Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 润湿剂润湿剂 提高液体的润湿提高液体的润湿 能力（在水中加能力（在水中加 入表面活性剂降入表面活性剂降 低表面张力，使低表面张力，使 水在固体发生铺水在固体发生铺 展）。展）。 表面活性剂的润湿作用表面活性剂的润湿作用 防水剂防水

5、剂 改变固体表面润改变固体表面润 湿性质（极性基湿性质（极性基 团吸附在固体表团吸附在固体表 面，非极性基团面，非极性基团 朝向气体形成定朝向气体形成定 向排列吸附层）。向排列吸附层）。 （1）矿物的泡沫浮选）矿物的泡沫浮选 （2）金属的防锈与缓蚀）金属的防锈与缓蚀 （3）织物的防水防油处理）织物的防水防油处理 （4）在农药中的应用）在农药中的应用 分子结构：分子结构： 碳氢链中应碳氢链中应 具有分支结具有分支结 构，且亲水构，且亲水 基位于长碳基位于长碳 链的中部，链的中部， 分子量适中分子量适中 。 Chemistry and chemical engineering institute

6、第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 l纯液体不能形成稳定的泡沫。起泡性好的物质称为起泡剂。增加泡沫纯液体不能形成稳定的泡沫。起泡性好的物质称为起泡剂。增加泡沫 稳定性的物质叫做稳泡剂。稳定性的物质叫做稳泡剂。 表面活性剂在形成泡沫过表面活性剂在形成泡沫过 程中的作用程中的作用 起泡力起泡力 稳定性稳定性 起 泡 力起 泡 力 ( f o a m i n g capacity)是指泡沫形是指泡沫形 成的难易程度和生成成的难易程度和生成 泡沫量的多少。泡沫量的多少。 稳定性是生稳定性是生 成泡沫的持成泡沫的持 久性久性消消 泡的难易。泡的难易。 泡沫稳定性与起泡力的区别泡沫

7、稳定性与起泡力的区别 本质而言，泡沫是热力学不稳定体系，消泡之本质而言，泡沫是热力学不稳定体系，消泡之 后后 体系的总表面积大为减少，因而能量降低。体系的总表面积大为减少，因而能量降低。 11.2 泡沫泡沫 Foam 泡沫泡沫是一种气体在液体中的分散体系，气体成为许多气泡被连续相是一种气体在液体中的分散体系，气体成为许多气泡被连续相 的液体分隔开来。气体是分散相，液体是分散介质。的液体分隔开来。气体是分散相，液体是分散介质。 泡沫高度或泡沫体积为起泡力；泡沫体积随时间的泡沫高度或泡沫体积为起泡力；泡沫体积随时间的 变化为泡沫稳定性。变化为泡沫稳定性。 Chemistry and chemica

8、l engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 泡沫破坏的原因泡沫破坏的原因 而气泡液膜较而气泡液膜较 厚时主要原因厚时主要原因 是液膜液体因是液膜液体因 重力向下排液重力向下排液 ，液膜厚度随，液膜厚度随 之下降，遇外之下降，遇外 界扰动易被破界扰动易被破 坏。坏。 泡沫破坏的一泡沫破坏的一 个重要原因是个重要原因是 由于压力差不由于压力差不 同，导致部分同，导致部分 气泡膜变薄，气泡膜变薄， 最终致使泡沫最终致使泡沫 破裂。破裂。 气泡内气体扩散导致气泡内气体扩散导致 泡沫破坏，小气泡通泡沫破坏，小气泡通 过液膜向大泡排气，过液膜

9、向大泡排气， 以至消失，大泡变大以至消失，大泡变大 液膜变薄，最后破裂液膜变薄，最后破裂 ；液面气泡压力比大；液面气泡压力比大 气压大直接向大气排气压大直接向大气排 气，最后破灭。气，最后破灭。 123 泡沫的稳定性主要决定于泡沫的稳定性主要决定于排液速度排液速度 和和液膜强度液膜强度。 Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 消泡消泡(defoaming) 机理机理 消泡剂消泡剂 定义定义 消泡主要是隔开气消泡主要是隔开气 体的液膜由厚变薄体的液膜由厚变薄 ，直至破裂。，直至破裂。

10、1使液膜局部表面使液膜局部表面 张力下降；张力下降； 2破坏界面膜弹性破坏界面膜弹性 使液膜失去自修复使液膜失去自修复 作用；作用； 3降低液膜黏度降低液膜黏度 工业中常用的消泡工业中常用的消泡 剂都是易于在溶液剂都是易于在溶液 表面铺展的液体，表面铺展的液体， 常 见 的 有 ： 醇 类常 见 的 有 ： 醇 类 （有分支）；脂肪（有分支）；脂肪 酸及脂肪酸酯（食酸及脂肪酸酯（食 品）；酰胺；磷酸品）；酰胺；磷酸 酯，有机硅化合物酯，有机硅化合物 等。等。 起泡：洗涤剂起泡：洗涤剂 、矿物、矿物 “浮选浮选”、泡沫塑料、泡沫灭火、原油开采、泡沫塑料、泡沫灭火、原油开采 。 消泡：印染工业消泡

11、：印染工业 、抗生素药物生产、蔗糖精制、胶片涂布、造纸、抗生素药物生产、蔗糖精制、胶片涂布、造纸 、液体蒸馏、发酵。、液体蒸馏、发酵。 Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 方铅矿浮选原理示意图方铅矿浮选原理示意图 Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 1 乳液是指一种或几乳液是指一种或几 种液体以大于种液体以大于10- 7m直径的液珠分散 直径的液珠分散 在另一不混溶液体

12、在另一不混溶液体 之中形成的粗分散之中形成的粗分散 体系， 称 为 乳 液体系， 称 为 乳 液 (emulsion)。 2 使它稳定必须加乳化剂。使它稳定必须加乳化剂。 大量的大量的SAA和助和助SAA的的 存在使油存在使油-水界面张力降水界面张力降 至极低。根据乳化剂结至极低。根据乳化剂结 构不同可以形成以水为构不同可以形成以水为 连 续 相 的 水 包 油 乳 液连 续 相 的 水 包 油 乳 液 (O/W)，或以油为连续相，或以油为连续相 的油包水乳液的油包水乳液(W/O)。 3 有时为了破坏乳状液有时为了破坏乳状液 需加入另一种需加入另一种SAA， 称为破乳剂，将乳状称为破乳剂，将乳

13、状 液中的分散相和分散液中的分散相和分散 介质分开。介质分开。 11.3 乳液乳液 emulsion Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 乳液的类型乳液的类型 水 包 油 型 （水 包 油 型 （ O/W）；油）；油 包 水 型 （包 水 型 （ W/O）。）。 套圈形，主要有套圈形，主要有 油包水再包油（油包水再包油（ O/W/O）和水包）和水包 油 再 包 水 （油 再 包 水 （ W/O/W）两种形）两种形 式。一般存在于式。一般存在于 原油中。原油中。 12 乳状液变型乳状

14、液变型 乳状液破乳乳状液破乳 破乳是指乳破乳是指乳 状液完全被状液完全被 破坏，发生破坏，发生 油水分层的油水分层的 现象，破乳现象，破乳 有机械法、有机械法、 物理法和化物理法和化 学法等方法。学法等方法。 破乳破乳 Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 原理 顶替作用顶替作用 破坏界面膜破坏界面膜 润湿作用润湿作用 絮凝絮凝-聚结聚结 作用作用 破乳剂本身具有较低的表面张力和很高破乳剂本身具有较低的表面张力和很高 的表面活性，容易吸附于油的表面活性，容易吸附于油-水界面上，水界面

15、上， 将原来的乳化剂顶替下来，而破乳剂不将原来的乳化剂顶替下来，而破乳剂不 能形成高强度的界面膜，在加热或机械能形成高强度的界面膜，在加热或机械 搅拌下，界面膜被破坏而破乳。搅拌下，界面膜被破坏而破乳。 在以固体粉末为乳化剂的乳状液中，加在以固体粉末为乳化剂的乳状液中，加 入润湿性能良好的润湿剂，改变固体粉入润湿性能良好的润湿剂，改变固体粉 末的亲水亲油性，使固体粉末从两相界末的亲水亲油性，使固体粉末从两相界 面上进入水相或油相，降低乳状液的稳面上进入水相或油相，降低乳状液的稳 定性。定性。 分子量较大的非离子表面活性剂在加热和搅分子量较大的非离子表面活性剂在加热和搅 拌下能引起细小的液滴絮凝

16、、聚结，最终导拌下能引起细小的液滴絮凝、聚结，最终导 致两相分离。致两相分离。 在加热或搅拌条件下，破乳剂可能吸附于两在加热或搅拌条件下，破乳剂可能吸附于两 相界面上，使界面膜发生褶皱和变形，也可相界面上，使界面膜发生褶皱和变形，也可 能因碰撞将界面膜击破，使乳状液稳定性大能因碰撞将界面膜击破，使乳状液稳定性大 大降低，发生絮凝。大降低，发生絮凝。 Chemistry and chemical engineering institute 第十一章第十一章 表面活性剂的其他性质表面活性剂的其他性质 11.4 洗涤洗涤 Washing 洗涤作用：自浸在某种介质（一般为水）中的待洗物体表面去除污垢的洗涤作用：自浸在某种介质（一般为水）中的待洗物体表面去除污垢的 过程称为洗涤。洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体过程称为洗涤。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，又的润湿作用