表面活性剂绪论改PPT课件

1、选用教材及教学参考书 教材：王世荣编表面活性剂化学.北京: 化学工业出版社, 2006年6月第一版 教学参考书： 李和平主编精细化工工艺学.北京: 科学工业出版社, 1997年8月第一版 宋启煌主编精细化工工艺学（第二版）.北京: 化学工业出版社, 2004年1月 肖进新，赵振国编著表面活性剂应用原理.北京: 化学工业出版社, 2003年5月 李宗石主编表面活性剂化学及工艺学.化学工业出版社第1页/共101页绪论第2页/共101页表面活性剂是当今最重要的工业助剂，其应用已渗透到几乎所有工业领域。在许多行业中，表面活性剂起到画龙点睛的作用，作为最重要的助剂常能极大地改进生产工艺和产品性能。 第3

2、页/共101页 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第4页/共101页表面活性剂工业味精印染制 药食 品水基涂料金属加工化妆品石油化工纺织工业矿物浮选农 药电 镀第5页/共101页洗涤剂第6页/共101页第7页/共101页第8页/共101页1.1表面活性剂的发展1 肥皂的应用(a) 关于肥皂起源的考证碱与脂肪的反应；(b) 16世纪法国马赛肥皂的工业化；制碱术的实用化路布兰制碱法；油脂

3、提炼技术的进步脱色精炼术；运输业的发展廉价原料。(c) 中国制皂业20世纪初，在上海建立了我国第一家制皂厂；1950年，全国年产量4万吨；90年代，全国年产量达140万吨；目前，每年维持略减。第9页/共101页2 合成洗涤剂肥皂偏碱性，不耐硬水(Ca+, Mg+)。 二十世纪初人类开始寻找肥皂代用品。(a) 二战前： 1917年德国BASF公司开发烷基萘磺酸盐。由于长碳链卤代烃价格太高，一般采用氯丁烷与萘反应得丁基萘，然后磺化即得。 C4H9-C10H6-SO3Na特点：亲水性太好，不能用作洗涤剂，为常用的润湿剂、分散剂，俗称拉开粉。 此后，蓖麻油酸合成的脂肪酸丁酯磺酸盐，同样亲水性太好，只能

4、用作润湿剂。第10页/共101页 1928年，脂肪醇硫酸钠（例如：C12H25OSO3Na） 去污力强，泡沫丰富，但价高，而且在热酸 中易水解，没能很快推广。 1930年，脂肪醇、酸、胺的聚氧乙烯醚，为最早的非离子表面活性剂，耐硬水极好，但也因价格太高而无法推广。RO(C2H4O)nH RCOO(C2H4O)nH RN(C2H4O)n (C2H4O)mH RCONH(C2H4O)nH 第11页/共101页(b) 二战后：十二烷基苯磺酸钠作为最早的合成洗涤剂正式上市ABS，60年代后为LAS取代。(ABS): 4 CH3CH=CH2 + C6H6 C12H25(C6H5)(LAS): Linea

5、r Alkyl Benzene Sulfonate(c) 20世纪70年代脂肪醇价格下降，非离子表面活性剂正式登场。 特点：CMC极小，中性第12页/共101页3 表面活性剂的发展 从洗涤剂润湿、乳化、分散、浮选、增溶 表面活性作用抗静电、抗菌、平滑、柔软 发展特征：单一用途多用途 民用为主工业用为主 表面活性作用兼用次要作用 工业味精用量少、作用大。第13页/共101页结构：工业用/民用 比上升工业用占总量的比例： 发达国家平均50-55% 95年日本为70%，其中，清洗仅占20% 95年中国为39.6%，主要是清洗用。品种：全世界达5000种以上中国已达1100种 其中，阴离子型非离子型阳

6、、两性离子型第14页/共101页趋势绿色、高效、低成本 绿色、无毒、无环境污染（生产无污染和使用无污染即可生物降解）。中国已在60年代后期完成用LAS替代ABS; 高效、功能性强、稳定性好 表面活性剂的发展趋势：绿色是主流，多功能、专业化、分子设计是研究方向第15页/共101页 对人体安全、无刺激，对环境无污染（生物降解性好、低毒）的表面活性剂称为绿色表面活性剂。 含硅、氟、硫特种表面活性剂和含磷两性表面活性剂，已在化妆品、汽车防挡玻璃、农膜、油田等领域推广应用。通过分子设计开发出兼具破乳、脱水、降凝等多功能的破乳剂，无磷高分子表面活性剂型水处理剂等。第16页/共101页1.2 表面活性剂的结

7、构特点和分类表面活性剂的结构特点和分类1、基本概念（1）表面与界面(Surface and Interface) 物质相与相之间的分界面-界面；凝聚体与气体之间的接触面-表面，包括液体表面和固体表面。 物质有G,L,S三种聚集态，两两组合扣去G-G无接界面外，自然界中存在五种界面：G-L, G-S, L-L, L-S, S-S。第17页/共101页1 气液界面常见的几种界面如下图所示。第18页/共101页2 气气- -固界面固界面第19页/共101页3 液液- -液界面液界面第20页/共101页4 固固- -固界面固界面第21页/共101页处于表面层的分子与相内部分子相比所处的环境不同。如气液

8、界面上, 内部分子受力均匀, 在内部的移动是自由的, 不需要外界对其作功。而处于界面层的分子受到一种向着液体内部的拉力。要把分子从内部移动至界面上, 必须克服拉力做功。换言之, 表面层的分子比内部分子具有更高的能量。第22页/共101页图 液体表面分子受力情况 第23页/共101页表面张力一 表面 Gibbs自由能前已述及, 处于表面层的分子比相同数量的内部分子要多出一部分能量, 这部分多出的能量称为“表面能表面能”。若是在等温、等压下, 则称为“表面表面 Gibbs自由能自由能” 。第24页/共101页二 表面张力 因为: 1J = 1 N m, 故 的量纲又为: N m-1 。 牛顿是力的

9、量纲, 故在物理学上把 称为表面张力。 表面张力是沿着与表面相切的方向表面张力是沿着与表面相切的方向, 垂直作用垂直作用于表面上任意单位长度线段上的表面紧缩力。于表面上任意单位长度线段上的表面紧缩力。表面张力与比表面自由能在数值上完全相等, 2,().T PGJ mA 第25页/共101页量纲也一样, 但物理意义不同。 是强度性质。 其数值与物质的种类、共存的另一相的性质、温度、压力等因素有关。通常所说某液体表面张力数值, 其共存的另一相一般指该液体的饱和蒸汽或被该液体的蒸汽所饱和了的空气。表面张力的存在可通过下面的实验予以证实。第26页/共101页第27页/共101页 表面张力的实验测定毛细

10、管上升法最大气泡压力法吊片法 ( Wilhelmy 法)脱环法 (De Nouy 法)滴重法(滴体积法)第28页/共101页表面张力(Tension of surface-shrink force in surface).表面张力是指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力（N/m）. 液体表面的自动收缩现象-一种表面现象；产生表面现象的主要原因：表面分子与体相内分子存在能量差 自然状态的水滴、气泡等 表面的紧缩力表（界）面张力。 第29页/共101页lg sg sl 图2-1 液体的接触角S固相；L液相；G气相； 接触角；x三相接触线上任一点； 固-气界面张力； 液体表面张力固液界面张力 lg

11、 sg sl 第30页/共101页v表面张力是由于表面分子和液体内部分子所处的环境不一样形成的v液体的表面张力来源于物质的分子或原子间的范德华力。v一定成分的溶液在一定温度压力下，具有一定的表面张力，如20水的表面张力为72.8mN/m。各类有机化合物中，v极性的碳氢化合物非极性碳氢化合物；v芳环或共轭双键化合物饱和碳氢化合物；v同系物中相对分子质量较大者表面张力较高；v温度升高表面张力下降第31页/共101页影响表面张力的因素分子间力有关 温度对表面张力的影响 随温度升高，分子间力降低，液体的表面张力降低； 压力对表面张力的影响 随压力升高，气相密度升高，液体表面的内向合力降低，液体的表面张

12、力降低； 第32页/共101页2. 表面活性剂（表面活性剂（Surfactants）（1）三类物质的表面吸附性(a) c , _ _表面负吸附物质:无机盐(b) c , 表面正吸附物质: 有机酸、碱、醇等(c) c , 表面活性物质: 表面活性剂第33页/共101页溶液表面的吸附现象第二种情况：加入溶质后，表面张力减小。大部分低脂肪酸、醇、醛等有机化合物。由于加入溶质使表面张力降低，使得表面层溶质的浓度大于本体溶液，形成正吸附。*第34页/共101页溶液表面的吸附现象第三种情况：加入少量溶质后，表面张力急剧减小，达到某一浓度后表面张力不再改变。长碳链的脂肪酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐。由于

13、加入少量的溶质就使表面张力急剧降低，将这一类物质定义为表面活性物质。*第35页/共101页表面活性物质 能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。 这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。*第36页/共101页非表面活性物质 能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。 这些物质的离子有水合作用，趋向于把水分子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于在本体的浓度。*第37页/共101页 纯液体在一定温度有一定的表面张力，是液体的物理常数。 当在水中加入无机盐或糖类物

14、质时，则水的表面张力略有升高； 当在水中加入低级脂肪醇、脂肪酸时，则水的表面张力下降，称此类物质为水的表面活性物质。 当在水中加入油酸钠、十二烷基硫酸钠时，则水的表面张力能够显著的降低，称此类物质为该溶剂的表面活性剂(surfactant)。第38页/共101页（2）表面活性剂定义（Definition of Surfactants） (a)能大大降低溶液的表（界）面张力 (b) 能在本体相中形成胶团、胶束Micelle(c) 能产生润湿与反润湿、乳化与破乳、起泡与消泡、分散与絮凝以及增溶、洗涤等作用Surface activity的一类不对称化合物。第39页/共101页定义：定义：表面活性剂

15、是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质 。第40页/共101页1.如何选择洗涤剂？ 棉的主要成分是纤维素，在碱性条件下比较稳定，在酸性条件下能水解，所以洗涤棉料的衣服饰物应选择弱碱性的合成洗涤剂或肥皂。生活小知识 羊毛和丝绸的主要成分是蛋白质，而蛋白质在酸性或碱性条件下能够水解，所以洗涤毛料和丝绸的衣服，最好使用中性的合成洗涤剂。第41页/共101页2.起泡多的洗涤剂去污能力强吗？ 不一定 起泡多少和去污能力没有必然联系，有些洗涤剂配方中常加入少量泡沫稳定剂，使洗涤液的泡沫稳定而持久。去污效果关键在于洗涤剂中有效洗涤助剂的去污能力。第42页/共101页3.为什么衣料会

16、缩水，什么样的衣料易缩水？ 这是因为衣料纤维充分吸收水分时，水分子进入纤维内部使纤维体积膨胀，由于纤维直径增加的多，而长度增加的少，所以纤维织成的纱线变粗，迫使衣料收缩。 棉，麻，丝，毛，粘胶纤维织成的衣料的缩水率大，合成纤维织成的衣料缩水率小。第43页/共101页 中国早期用的洗涤产品只是香肥皂一种，自1960年后才开始工业化生产合成洗涤剂。现在中国洗涤用品中合成洗涤剂/肥皂比约为75：25；一些发达国家二者之比为96：4。 在中国，香肥皂仍有一定的市场需求，特别在广大农村及边远地区，人们洗脸、沐浴仍习惯用香皂，在人口众多的中国，从各方面条件综合考虑，香皂、肥皂决不是瞬间即逝的产品，仍应得到

17、相应的发展与改进。第44页/共101页20052005年世界各地区表面活性剂年世界各地区表面活性剂年市场份额分布图年市场份额分布图第45页/共101页第46页/共101页由于大量居民生活用水中含磷三聚磷酸钠(STTP)洗涤剂造成，水质严重富营养化，造成水中藻类的疯长。而大量藻类又会消耗水中的氧分，造成水中微生物缺氧死亡、腐败，水体失去自净功能从而破坏水质。环境污染世界性问题。磷污染：第47页/共101页第48页/共101页 含磷洗涤剂污染已经引起了各国普遍重视，并取得了不少成果，如加酶洗涤剂、寻找STTP替代品。 第49页/共101页 工业上的清洗使用，洗衣工厂的废水，居民的生活污水，都含有大

18、量合成洗涤剂，是水体污染的。 表面活性剂使水面形成大量积聚不散的泡沫层，特别是在污水净化处理时，形成的泡沫层隔绝了污水与空气的接触，致使水体曝气困难，大量微生物因缺氧死亡，从而大大降低了污水自我净化的能力。泡沫污染：第50页/共101页1表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用后， 对环境无污染(低毒)，对人畜安全温和（无刺激性，特别 是婴幼儿洗涤用品）。 2表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要 有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。3耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂洗涤用品 是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和浓缩液体洗涤剂。4. 研究表面活性剂间、表面活性

19、剂与添加剂间的复配规律， 以达到降低成本、提高性能、优化使用的目的。 第51页/共101页 表面活性剂分类方法有多种，根据来源可分为天然表面活性剂与合成表面活性剂； 根据溶解性质可分为水溶性表面活性剂与油溶性表面活性剂； 根据极性基团的解离性质分为离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂两大类； 再根据离子型表面活性剂所带电荷，又分为阳离子、阴离子、两性离子表面活性剂。2 表面活性剂的分类第52页/共101页 按亲水基进行分类的常用表面活性剂如下： （一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂 1.1.高级脂肪酸盐高级脂肪酸盐 通式：RCOOM, 如硬脂酸钠、钙、镁等。 2.2.硫酸盐硫酸盐 通式

20、：ROSO3M，如十二烷基硫酸钠、十六醇硫酸钠等。 3.3.磺酸盐磺酸盐 烷基磺酸盐通式：RSO3M，如二己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3M，如十二烷基苯磺酸钠等。 4.4.胆盐胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。 第53页/共101页（二） 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(1)(1)伯胺盐伯胺盐 R-NH3 (2)(2)季季铵铵盐盐 CH3 |例如例如 C16H33-N+-CH3Br | CH3 十六烷基溴化铵( (俗称1631)1631)(3) (3) 吡啶盐吡啶盐 例如例如 C C1212H H2525(NC(NC5 5H H5 5) )+

21、 + 季胺盐水溶液具有强杀菌性，常用作消毒、杀菌剂第54页/共101页常用表面活性剂（三）两性表面活性剂(3)(3)磷脂类磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂属天然表面活性剂，常用作食品添加剂 (1) 氨基酸型氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂(2)(2)甜菜碱型甜菜碱型 CH3 R-N+-CH2COO- CH3去污力强，对纤维有保护作用第55页/共101页磷脂类表面活性剂可用于医药品、营养品、化妆品、食品中，有广泛的应用前途。磷脂可用于静注用乳剂与脂质体的制备，具有更重要的意义。磷脂是天然表面活性剂。第56页/共101页（四）非离子表面活性剂(1)

22、脂肪醇脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗称平平加系列，具良好湿润性能(2)(2)烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗称 OPOP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强(3)(3)聚氧乙烯烷基酰胺聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂 (4)(4)多元醇型多元醇型 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

23、好，可混合使用OOHOHOOHCORSpanOOO(C2H4O)yHOO(C2H4O)zHCORH(OC2H4)xTween第57页/共101页第58页/共101页第59页/共101页4.蔗糖脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯 蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters，简称SE)是国内研制成功的一类非离子型表面活性剂。 这类化合物由蔗糖分子中一个或数个羟基与脂肪酸（硬脂酸、软脂酸、棕榈酸等）酯化而成。 其最大特点是无毒、无味、无嗅、无刺激性，在体内能降解成脂肪酸和蔗糖，兼具营养价值。SE已被广泛用于食品、日用化学及制糖等工业。第60页/共101页 （五）高分子型表面活性剂（五）高分子型表面活性剂 这类表面

24、活性剂的相对分子质量往往在数千以上，有时达数十万；分子内有极性和非极性部分。 常用的水溶性高分子化合物，如蛋白质、树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇等，都是高分子表面活性剂。 第61页/共101页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。第62页/共101页按疏水基进行的表面活性剂分类表面活性剂分

25、类1、主要有三大类：（1）碳氢链（ R一般C8-C20）（a）烷基(Alkyl) 常见的例如： 十二烷基（月桂基）dodecyl （lauric ）十四烷基（肉豆蔻基）tetradecyl （myristic） 十六烷基（棕榈基）cetyl （palmitic ） 十八烷基（硬脂基）octadecyl（stearic ） CH3-(CH2)n-COOMe第63页/共101页（b）链烯基（Alkenyl)有双键，易诱导极化。亲水性高于同碳原子数的烷基。 例如,硬脂酸与 油酸（9-十八烯酸 oleic acid）， CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOMe 亚油酸（9,12-十八二烯酸l

26、inoleic acid） CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOMe 亲水性逐个增加。 又例如，6个碳的苯环的疏水性只相当于3.5个亚甲基。CH3(CH2)11-C6H4-SO3NaR=C15.5第64页/共101页（c）含极性基烃同上，亲水性高于同碳原子数的烷基。 例如，蓖麻油酸(ricinoleic acid)12-羟基-9-十八烯酸的亲水性高于油酸。CH3(CH2)5CHCH2CH=CH(CH2)7COOMeOH第65页/共101页4、常见的疏水基 Hydrophobic Grougs(1) 直链烷基Straight-chain, long alkyl grou

27、ps (C8-C20) (2) 支链烷基Branched-chain, long alkyl groups (C8-C20)( 3 ) 长 链 烷 基 苯L o n g - c h a i n ( C8- C1 5) alkylbenzene residues(R-C6H4-)(4) 烷基萘Alkyl naphthalene residues (C3 and greater-length alkyl groups)(R-C10H8-)(5) Rosin(松香) derivatives(脂肪环）(6) 大分子聚氧丙烯链High-molecular-weight propylene oxide p

28、olymers (7) Lignin(木质素) derivatives(8) 聚硅氧烷Poly-siloxane groups(9) 氟碳链Per fluorocarbon and par tially fluorinated chains第66页/共101页3 胶束(micelle) 两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会会互相吸引互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使，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

29、序聚集体称为胶束。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、层状或球状等棒状、层状或球状等多种形状。多种形状。 第67页/共101页球形胶束第68页/共101页棒状胶束第69页/共101页层状胶束第70页/共101页表面活性剂溶于水在表面活性剂溶于水在水水中聚集一起形成（中聚集一起形成（正胶束正胶束）; ;极性基极性基团在外团在外, ,非极性基团在内非极性基团在内, ,溶解非极性物质溶解非极性物质; ;将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度(

30、 (CMCCMC) )时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起而形成聚集体，时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起而形成聚集体，在通常情况下，这种聚集体是水溶液中的胶束，称为正常在通常情况下，这种聚集体是水溶液中的胶束，称为正常胶束胶束(normal micelle)(normal micelle)。结构示意见图。结构示意见图a a。1、胶束与反胶束的形成a在胶束中，表面活性剂的排列方向是在胶束中，表面活性剂的排列方向是极性基团在外，与水接触，非极性基极性基团在外，与水接触，非极性基团在内，形成一个非极性的核心、在团在内，形成一个非极性的核心、在此核心可以溶解非极性物质。此核心可以溶解非极性物质

31、。正胶束第71页/共101页表面活性剂表面活性剂( (双亲物质双亲物质) )在在非极性有机溶剂中非极性有机溶剂中, ,并使其浓度超过临界胶并使其浓度超过临界胶束浓度束浓度( (CMCCMC) )，便会在有机溶剂内自发形成聚集体，便会在有机溶剂内自发形成聚集体, ,又称为又称为反胶团、反胶团、逆胶束逆胶束(inverse micelle),极性核具溶解极性物能力极性核具溶解极性物能力; ;其结构示意其结构示意见图见图b b。在反胶束中，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的有机溶剂接在反胶束中，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的有机溶剂接触，而极性基团则排列在内形成一个极性核触，而极性基团则排列

32、在内形成一个极性核( (po1ar corepo1ar core) )。极性核溶解水后，就形成了极性核溶解水后，就形成了“水池水池”( (water poolwater pool) )。当含有此种反。当含有此种反胶束的有机溶剂与蛋白质的水溶液接触后，蛋白质及其他亲水物质胶束的有机溶剂与蛋白质的水溶液接触后，蛋白质及其他亲水物质能够通过螯合作用进入此能够通过螯合作用进入此“水池水池”。由于周围水层和极性基团的保。由于周围水层和极性基团的保护，保持了蛋白质的天然构型，不会造成失活。护，保持了蛋白质的天然构型，不会造成失活。 b反胶束第72页/共101页临界胶束浓度(critical micelle

33、 concentration)表面活性剂浓度变大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第73页/共101页临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度简称临界胶束浓度简称CMCCMC 表面活性剂在溶液中表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为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。 在在CMCCMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转附近，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、去污能力等折，如表面张力、电导率、去污能力等第74页/共101页临界胶束浓度

34、测定方法（1）表面张力法（2）电导法（3）增溶作用法（4）染料法（5）光散射法第75页/共101页CMC的实验测定原理原则上，每种在达CMC前后发生变化的性质皆可用来测定CMC。但不同方法，灵敏度不同，结果也可能有差异电导法特点：只适用于离子型SAA，准确性很高，误差小于2，但过量无机盐的存在会大大降低灵敏度表面张力法特点：方便，有普适性，误差约2一3 折光指数法原理：SAA分子的缔合必然引起溶液折光指数的变化，转折点即为CMC。该法误差小于1染料增溶变色法原理：许多染料在水溶液中和在有机溶液中的颜色不同。在水中加一些染料，再滴加浓的SAA溶液，颜色变化时的浓度即为CMC。胶束形成后，染料可能

35、从水相转移到胶束亲油性“内核”中，颜色发生变化第76页/共101页影响cmc的因素 内因： (1)碳氢链的长度：碳数，cmc (2)碳氢链的分支：分支， cmc (3)极性基团位置：极性基团居中，cmc (4)碳氢链中引入双键、极性基团， cmc (5)疏水链的性质：CH链CF链， cmc (6)亲水基团的种类： n-SAA ionic-SAA amphionics SAA第77页/共101页 外因： 温度：ionic-SAA在其Krafft point 以上使用 nonionic-SAA在其cloud point 以下使用无机强电解质：加入使ionic-SAA的cmc,对nonionic-S

36、AA影响不大无机盐和有机添加剂：影响胶束的形状第78页/共101页 胶束聚集数：指缔和成胶束的表面活性剂分子或离子的数量，可度量胶束的大小。 疏水性，胶束聚集数 胶束聚集数 =胶束量（胶束的分子量）/表面活性剂的分子量表面活性剂与溶剂水之间的不相似性越大，聚集数？第79页/共101页4 4、表面活性剂的结构特征与基本功能、表面活性剂的结构特征与基本功能 结构特征： （1）双亲结构（Amphiphilic structure） 非极性的亲油基Lipophilic groups 极性的亲水基Hydrophilic groups 通过连接基或直接连接而成的不对称化合物例如肥皂，硬脂酸钠学名十八烷基酸

37、钠：第80页/共101页（2）冰山结构（Iceberg structure）(a) Hydrogen bond （氢键） 神奇液体水（例如：s l) 主要原因是氢键。一个水分子可形成四个氢键形成六元环结构，在液态时也会形成冰结构，为假晶结构(psudo crystal)第81页/共101页(b)Iceberg structure 加入表面活性剂于水中，破坏了水原有的氢键结构，但在表面活性剂的亲油基附近形成另种类似于叠罗汉那样规整的冰结构Iceberg structure有序度高、熵小不稳定，从而驱使体系向破坏该结构方向变化，逃逸水。第82页/共101页（3）疏水相互作用(Hydrophobic

38、 interaction) 为避免形成冰山结构，表面活性剂的亲油剂在水中会向逃逸水的方向移动疏水相互作用。 （4）表面活性表面活性剂疏水作用的直接结果导致表面活性剂的最基本功能最基本功能: (a) 表表（界）面吸附形成单分子吸附膜；（界）面吸附形成单分子吸附膜； (b) 内部内部自聚形成胶束作用。自聚形成胶束作用。 此两个基本功能则引发了一系列作用： 吸附润湿、乳化、分散、泡沫、絮凝、渗 透、抗静电、杀菌等功能； 胶束增溶。第83页/共101页表面活性剂的重要作用 表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：1.润湿作用 2.起泡作用 4.增溶作用 3.乳化作用

39、5.洗涤作用 第84页/共101页表面活性剂的其它名称表面活性剂的其它名称 soaps 肥皂 detergents 洗涤剂 emulsifiers 乳化剂 dispersants 分散剂 foaming agents 泡沫剂 wetting agents 润湿剂 penetrating agent 渗透剂 solubilizing agent 增溶剂第85页/共101页表面活性剂的吸附层结构第86页/共101页5 表面活性剂的结构与性能的关系 化学结构性质用途 (1)表面活性剂亲水性：HLBHLB值大，亲水性好 (2)亲水基团的影响： | RSO3， ROSO3， N+OPO3, coo | O , OH 溶解度，cmc 离子型表面活性剂的溶解度随温度而； 非离子表面活性剂的溶解度随温度而，且对温度敏感 第87页/共101页 亲水亲油平衡值（HLB） 表面活性剂是由亲水基团和亲油基团所组成，其亲水性和亲油性的强弱是影响表面活性剂性能的主要因素。 每一种表面活性剂都有一定的亲水基团具有亲水能力，并对亲油基团的亲油能力具有一定的平衡关系，这种关系称亲水亲油平衡值。(Hydrophile