表面活性剂的应用

1、二、表面活性剂的基础化学二、表面活性剂的基础化学2.1表面活性剂的润湿作用表面活性剂的润湿作用润湿：液体沿着固体接触面展开，把空气和固润湿：液体沿着固体接触面展开，把空气和固体的接触面代之以液体和固体接触面的过程体的接触面代之以液体和固体接触面的过程 也可指一种液体被另一种液体取代的过程也可指一种液体被另一种液体取代的过程润湿剂：润湿剂： 能增强这一取代能力的物质能增强这一取代能力的物质表面活性剂所具有的一些基本性质如界面吸附、定向排列由此而表面活性剂所具有的一些基本性质如界面吸附、定向排列由此而产生的表而张力下降现象，以及溶液中形成胶束，使表面活性剂产生的表而张力下降现象，以及溶液中形成胶束

2、，使表面活性剂具有相应的润湿作用具有相应的润湿作用(渗透作用渗透作用)、乳化作用、分散作用、增溶作、乳化作用、分散作用、增溶作用、发泡作用、消泡作用等效应用、发泡作用、消泡作用等效应。润湿的基本理论液体在固体表面的铺展情况液体在固体表面的铺展情况Young 方程：方程：SG = SL + LGCOSCOS 90 不润湿不润湿2.1.2 接触角的测定方法接触角的测定方法1. 直接测量法直接测量法改进改进 2. 长度测量法长度测量法LG/2gh1cos2LGgh2/1sin2将液体滴于固体表面将液体滴于固体表面将固体薄片插入液体中将固体薄片插入液体中h: 液体的最高高度液体的最高高度PfLGcos

3、f: 样品吊片所受之力，样品吊片所受之力，P: 吊片的周长吊片的周长粉体的接触角测量？粉体的接触角测量？压片压片渗透法：利用渗透法：利用washburn方程：方程：3. 重量测量法重量测量法：粘度：渗透时间，：表面张力，：毛细管形状半径上升高度，tChtChrr:)2(cos12接触角滞后接触角滞后 前进接触角前进接触角:在固液界面扩展在固液界面扩展(取代固气界取代固气界 面面)后测量，后测量，A 后退接触角后退接触角:固液界面缩小固液界面缩小(被固气界面取被固气界面取代代)后测量后测量, B A B；两者的差值；两者的差值(A一一B)叫做叫做接触角滞后。接触角滞后。 原因：原因：表面不平，其

4、它污物表面不平，其它污物干净平干净平整的玻整的玻璃璃当玻璃当玻璃表面不表面不平或有平或有油污等油污等时时因此当在粗糙表面上应用因此当在粗糙表面上应用Young氏氏方程需进行校正：方程需进行校正：cos)(LGSLSGr表面粗糙度的影响表面粗糙度的影响 固体真实表面积与表观面积之比固体真实表面积与表观面积之比粗糙固体表面的表观接触角粗糙固体表面的表观接触角2.1.2 接触角测定的影响因素接触角测定的影响因素 固体表面的清洁及其表面处理方法对测定接触角固体表面的清洁及其表面处理方法对测定接触角影响很大。影响很大。cos/ cos2. 1.3 固体表面的润湿性质固体表面的润湿性质1. 高能表面高能表

5、面 指硬固体表面，如金属、氧化物、二氧化硅、玻指硬固体表面，如金属、氧化物、二氧化硅、玻璃、金刚石等表面璃、金刚石等表面 其表面自由能在其表面自由能在0.55.0J.m-2。一般具有较高熔点。一般具有较高熔点与较大的密度。与较大的密度。2. 低能表面低能表面 指软固体表面，如石蜡、高分子及有机固体的表面指软固体表面，如石蜡、高分子及有机固体的表面其表面自由能低于其表面自由能低于0.1J.m-2通常以通常以100dyn/cm(0.1J.m-2) 为界为界 3. 3. 固体表面铺展的条件固体表面铺展的条件 根据润湿方程：根据润湿方程： 液体在固体表面铺展，液体在固体表面铺展， cosLGSLSG0

6、LGSLSGSLLGSG0SLLGSG2.1.3 固体表面的润湿性质固体表面的润湿性质固体表面能的估算：固体表面能的估算：4) 1(cos2LGSG以cos对lg-1/2做图1）当cos=1时，SG = LG当液体在固体表面完全铺展时，固体表面能等于液体的表面张力当液体在固体表面完全铺展时，固体表面能等于液体的表面张力2）若液体在固体表面不能完全铺展：将上式变换得：12cos2/12/1LGSG 相当于一个直线方程Berthelot(几何平均）规则甲基丙酸苯酯甲基丙酸苯酯c=10.6mN.m-1尼龙尼龙 c=46mN.m-1 全氟十二酸的单分子凝聚全氟十二酸的单分子凝聚膜膜c=6mN.m-1

7、表面活性剂的润湿作用表面活性剂的润湿作用-界面张力、界面状态界面张力、界面状态对于无孔、非颗粒状的固体硬表面对于无孔、非颗粒状的固体硬表面改变润湿性的方法：改变润湿性的方法： 在低能表面形成吸附层，以非极性基朝向低能表面，在低能表面形成吸附层，以非极性基朝向低能表面，以极性基朝外，从而使低能表面转变成高能表面。以极性基朝外，从而使低能表面转变成高能表面。v表面活性剂显著降低界面的表面张力，有力于其在固表面活性剂显著降低界面的表面张力，有力于其在固体表面铺展体表面铺展v表面活性剂润湿性能的差别：它们在表面吸附层的烃表面活性剂润湿性能的差别：它们在表面吸附层的烃链部分排列的紧密程度，排列越紧密，表

8、面张力越低，链部分排列的紧密程度，排列越紧密，表面张力越低，润湿性能越好。润湿性能越好。v由于固体表面常常带负电，阳离子表面活性剂常常形由于固体表面常常带负电，阳离子表面活性剂常常形成疏水基团向外的吸附层，使润湿变差。不能用于润成疏水基团向外的吸附层，使润湿变差。不能用于润湿剂。湿剂。吸附：物理吸附与化学吸附吸附：物理吸附与化学吸附具有如下特点的吸附称为物理吸附：1.吸附力是由吸附剂和吸附质分子之间的范德华引力产生的，一般比较弱。2.吸附热较小，一般在几个kJ/mol以下。3.吸附无选择性，任何吸附剂可以吸附任何吸附质，当然吸附量会有所不同。4.吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快。5.吸附可

9、以是单分子层的，但也可以是多分子层的。6.吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而 变快。总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。具有如下特点的吸附称为化学吸附：1.吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键 力，一般较强。2.吸附热较高，接近于化学反应热，一般在40kJ/mol 以上。3.吸附有选择性，固体表面的活性位只吸附与之可发 生反应的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦 然。4.吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。5.吸附是单分子层的。6.吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。总之：化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分子

10、发生了化学反应，在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。2.2 表面活性剂在固液界面的吸附表面活性剂在固液界面的吸附 2.2.1 吸附的一般模式吸附的一般模式很低的表面活性剂浓度对应很小的表面活性剂吸附，符合亨利定律。单分子层吸附，不聚集。在固体表面吸附的表面活性剂形成聚集，两种状态：1.单分子层：称为半胶束；2.双分子层：称为准胶束聚集体开始形成，临界半胶束浓度或准胶束浓度。形成准胶束形成胶束对应临界胶束浓度2.2.2 2.2.2 表面活性剂在固体上吸附方式表面活性剂在固体上吸附方式1. 离子对位吸附：离子对位吸附：对离子表面活性剂而言对离子表面活性剂而言2. 形成氢键的吸附形成氢键的

11、吸附 固体表面极性基团与表面活性剂离子或固体表面极性基团与表面活性剂离子或分子间形成氢键分子间形成氢键3. 电子极化吸附电子极化吸附 吸附质为具有多余电子的芳香基团。这种物吸附质为具有多余电子的芳香基团。这种物质与吸附剂表面强正电位间的相互作用，质与吸附剂表面强正电位间的相互作用，电子被极化而产生吸附。电子被极化而产生吸附。4. 色散力产生的吸附色散力产生的吸附 色散力存在于所有的分子之间，因此在任何色散力存在于所有的分子之间，因此在任何情况下均对吸附发生作用，并可作为其他吸情况下均对吸附发生作用，并可作为其他吸附之补充。附之补充。5. 高分子表面活性剂的吸附高分子表面活性剂的吸附 吸附特征：

12、体积大，形状可变吸附特征：体积大，形状可变分子的形状与溶剂的种类有关分子的形状与溶剂的种类有关a. 良好溶剂中高分子舒展成带状良好溶剂中高分子舒展成带状b不良溶剂中高分子卷曲成团形不良溶剂中高分子卷曲成团形 高分子向吸附剂移动时变形，并形成多点吸附，且脱附困难。高分子向吸附剂移动时变形，并形成多点吸附，且脱附困难。 高分子在固体表面的吸附的状态高分子在固体表面的吸附的状态由于体积大，移动慢，向固体内孔扩散将受到阻力，所由于体积大，移动慢，向固体内孔扩散将受到阻力，所以吸附平衡慢。以吸附平衡慢。扩散双电层模型扩散双电层模型 Gouy和Chapman认为，由于正、负离子静电吸引和热运动两种效应的结

13、果，溶液中的反离子只有一部分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为紧密层； 另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到本体溶液中，离子的分布可用玻兹曼公式表示，称为扩散层。双电层由紧密层和扩散层构成。移动的切动面为AB面。电动电势电动电势（electrokinetic potential）电动电势亦称为 电势。 在扩散双电层模型中，切动面AB与溶液本体之间的电位差为 电位； 电位总是比热力学电位低，外加电解质会使 电位变小甚至改变符号。只有在质点移动时才显示出 电位，所以又称电动电势。 带电的固体或胶粒在移动时，移动的切动面与液体本体之间的电位差称为电动电势。影响颗粒分散性的基本因素影响颗

14、粒分散性的基本因素l 不可更改因素 l 颗粒材料的化学成分 l 颗粒形貌、粒径与粒径分布l 可更改因素（提高分散性的手段)l 1)表面处理剂(改变表面能， 表面酸碱性，表面张力，表面化学位，表面官能团) l 2)润湿分散剂(改变粉末/介质界面张力，降低界面自由能，提高分散稳定性) 2.32.3分散作用分散作用颗粒分散领域的研究课题颗粒分散领域的研究课题l颗粒表面结构表征与性能测试颗粒表面结构表征与性能测试l分散剂的选择及其吸附机理分散剂的选择及其吸附机理l分散剂与介质及其它表面活性分散剂与介质及其它表面活性 物质之间物质之间的竞争吸附的竞争吸附,吸附层结构吸附层结构 l分散剂与分散介质的相互作

15、用分散剂与分散介质的相互作用颗粒分散的基本过程颗粒分散的基本过程 1）润湿过程）润湿过程 液固界面取代气固界面；润湿角液固界面取代气固界面；润湿角 2）破碎过程）破碎过程 外力作用；粒子团聚与破碎平衡外力作用；粒子团聚与破碎平衡 3）稳定过程）稳定过程 影响分散稳定性的基本因素影响分散稳定性的基本因素 分散稳定的基本特征分散稳定的基本特征润湿分散剂的作用机理 1）降低液 / 固界面张力 2）电荷稳定机理 双电层理论 3）空间稳定机理 熵排斥理论：当带吸附层的颗粒相互接近彼此重合时当带吸附层的颗粒相互接近彼此重合时,由于由于吸附层中物质运动的自由度受到妨碍吸附层中物质运动的自由度受到妨碍,吸附分

16、子的熵减少吸附分子的熵减少,而体而体系的熵总是自发地向增加方向发展系的熵总是自发地向增加方向发展,所以颗粒有再次分开的倾所以颗粒有再次分开的倾向。向。 分子可有 种构象W分子可有 种构象HW熵变为lHkWWkWkWkSSSHHHlnlnlnln由熵变引起的排斥能时粒子表面覆盖率是其中H1 lnlHkTNlHkTSTVsSR粒子相互分离时，体系处于理想状态，当粒子相互靠近时，粒子相互分离时，体系处于理想状态，当粒子相互靠近时，吸附层重叠，体系偏离理想状态，产生过剩化学势吸附层重叠，体系偏离理想状态，产生过剩化学势为溶剂的摩尔分数为过剩渗透压，其中1111V)(BBidealBVUUU吸附层间重叠

17、体积吸附层间重叠体积V所引起的能量增量为所引起的能量增量为：为粒子间距离，为吸附层聚合物的浓度为第二维利系数，其中HCB2232342Vi2200RHrHRTBCdviVB渗透排斥理论 ：当吸附层相互重叠和渗透时当吸附层相互重叠和渗透时,由于在重叠区由于在重叠区产生过剩化学位产生过剩化学位,形成过渗透区形成过渗透区,从而产生渗透斥力位能。从而产生渗透斥力位能。润湿分散剂的常见类型 1）水性体系 助剂：如聚磷酸盐表面活性剂 水溶性聚合物 2）非水分散体系 天然高分子 合成高分子 偶联剂2.4 2.4 表面活性剂的增溶作用表面活性剂的增溶作用在溶剂中完全不溶或者微溶的物质，借助于添加在溶剂中完全不

18、溶或者微溶的物质，借助于添加表面活性剂而得到溶解，并成为在热力学上稳定表面活性剂而得到溶解，并成为在热力学上稳定的溶液，这种现象称为增溶作用。的溶液，这种现象称为增溶作用。增溶后外观与真溶液一样增溶后外观与真溶液一样但增溶与真正的溶解不同，后者使溶质形成分子但增溶与真正的溶解不同，后者使溶质形成分子状态或离子，而增溶后的溶液增溶后溶质并未分状态或离子，而增溶后的溶液增溶后溶质并未分解为分子，而是以远比分子大的分子集团整体溶解为分子，而是以远比分子大的分子集团整体溶入的。入的。增溶作用增溶作用 2.4.1 单态模型：单态模型：认为被增溶物在胶束中的位置认为被增溶物在胶束中的位置和状态是固定的和状

19、态是固定的A：夹心形：夹心形 被增溶物进入胶束内芯，有如被增涪物溶于液被增溶物进入胶束内芯，有如被增涪物溶于液体烃内。体烃内。增溶物为：不易极化的化合物。如脂肪烃、环增溶物为：不易极化的化合物。如脂肪烃、环烷烃等。烷烃等。增溶能力：中增溶能力：中B：在亲水基团之间增溶：在亲水基团之间增溶被增溶物分子吸附于亲水基团之间。被增溶物分子吸附于亲水基团之间。增溶物为：易极化的碳氢化合物，如短链增溶物为：易极化的碳氢化合物，如短链芳香烃。芳香烃。增溶能力：中小增溶能力：中小C：吸附型：吸附型被增溶物分子吸附于胶束表面区域或靠近胶束被增溶物分子吸附于胶束表面区域或靠近胶束“栅栏栅栏”表面区域。表面区域。增

20、溶物为：弱极性分子，如甘油、蔗糖及某些不增溶物为：弱极性分子，如甘油、蔗糖及某些不溶于烃的染料溶于烃的染料增溶能力：小增溶能力：小D：栅栏型：栅栏型 被增溶物分子固定于胶柬被增溶物分子固定于胶柬“栅栏栅栏”之间通过氢键之间通过氢键或偶极子相互作用联系起来。或偶极子相互作用联系起来。增溶物为：小极性、极性分子，如长链醇、胺等增溶物为：小极性、极性分子，如长链醇、胺等增溶能力：大。增溶能力：大。2.4.2 2.4.2 两态模型两态模型 被增溶物分配于水相和胶束相中，在两相中被增溶物分配于水相和胶束相中，在两相中的分配状态不同。的分配状态不同。 胶束被认为是油滴覆盖以极性外衣，胶束内胶束被认为是油滴

21、覆盖以极性外衣，胶束内部溶解被增溶物而成为部溶解被增溶物而成为“溶解态溶解态” 当被增溶物具有表面活性时，它能发生吸附在当被增溶物具有表面活性时，它能发生吸附在胶束水界面，使表面上过量，部分伸入水中，胶束水界面，使表面上过量，部分伸入水中，被称为被称为“吸附态吸附态” “溶解态溶解态”和和“吸附态吸附态”的浓度比即为被增溶的浓度比即为被增溶物在胶束和水相中的分配系数。物在胶束和水相中的分配系数。 2.4.3 2.4.3 影响增溶作用的因素影响增溶作用的因素一、表面活性剂的浓度一、表面活性剂的浓度表面活性剂浓度增大，增溶量增加表面活性剂浓度增大，增溶量增加 二、表面活性剂分子结构和性质二、表面活

22、性剂分子结构和性质 碳氢链增长，碳氢链增长，CMC降低，增溶能力增大降低，增溶能力增大 含双键时，增溶能力下降含双键时，增溶能力下降(每增加每增加1个双键，个双键，CMC大约大约增加增加3-4倍）倍） 亲油基团含分支结构，增溶能力降低（空间位阻阻碍亲油基团含分支结构，增溶能力降低（空间位阻阻碍被增溶物穿入）被增溶物穿入） 增溶能力：增溶能力： 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂阳离子型阳离子型阴离子型阴离子型 （非离子型表面活性剂亲水基极性一般比离子型表面（非离子型表面活性剂亲水基极性一般比离子型表面活性剂的亲水基要小得多，活性剂的亲水基要小得多，CMC较小，而阳离子表面较小，而阳离子表面活

23、性剂的胶束比阴离子型表面活性剂较为疏松）活性剂的胶束比阴离子型表面活性剂较为疏松） 三三 、被增溶物的分子结构、被增溶物的分子结构 分子链长增加，增溶降低分子链长增加，增溶降低 分子摩尔体积大，增溶量小分子摩尔体积大，增溶量小 极性大，通常增溶量大（影响增溶方式）。极性大，通常增溶量大（影响增溶方式）。 四、电解质四、电解质 对于离子表面活性剂：对于离子表面活性剂： 加入电解质，加入电解质，CMC降低，增溶量增大降低，增溶量增大 五、有机添加物五、有机添加物 体系增加一种有机物后，会使另一种有机物的增体系增加一种有机物后，会使另一种有机物的增溶量降低溶量降低六、温度六、温度 温度变换导致胶束本

24、身性质的变化温度变换导致胶束本身性质的变化 对非离子表面活性剂，温度升高，水化减少，对非离子表面活性剂，温度升高，水化减少，胶束易形成，增溶量增大；温度继续升高，脱胶束易形成，增溶量增大；温度继续升高，脱水而导致分子结构缩卷，增溶量降低。水而导致分子结构缩卷，增溶量降低。 对于离子型表面活性剂，热运动使胶束中能发对于离子型表面活性剂，热运动使胶束中能发生增溶的空间增大。生增溶的空间增大。2.4.4 增溶作用的应用举例增溶作用的应用举例一、在乳液聚合中的应用一、在乳液聚合中的应用 乳液聚合是指单体在表面活性剂的作用下，通过乳液聚合是指单体在表面活性剂的作用下，通过搅拌，在水中形成乳状液而进行的聚

25、合反应。搅拌，在水中形成乳状液而进行的聚合反应。乳液聚合示意图乳液聚合示意图 特点：特点：速度快，传热控温容易速度快，传热控温容易(水作为介质），尤其适水作为介质），尤其适应于制备粘性较大的高聚物。应于制备粘性较大的高聚物。 缺点：缺点：要得到固体聚合物，后处理麻烦，难除尽乳化要得到固体聚合物，后处理麻烦，难除尽乳化剂残留物剂残留物二、在石油生产中的应用二、在石油生产中的应用 驱油：在石油开采中通常有几个阶段，第一、二驱油：在石油开采中通常有几个阶段，第一、二阶段为物理阶段，阶段为物理阶段，(采油率为采油率为30）第三阶段采）第三阶段采用化学方法驱油，提高收率，（采油率为用化学方法驱油，提高收

26、率，（采油率为80） 借助于增溶作用可提高石油的采收率，其有效办借助于增溶作用可提高石油的采收率，其有效办法是将粘附在岩层砂石上的油法是将粘附在岩层砂石上的油“驱赶驱赶”出来。出来。表面活性剂表面活性剂助剂助剂水水油油混合、搅拌混合、搅拌胶束溶液胶束溶液:流过石岩层时，有效地流过石岩层时，有效地洗下粘附于砂石上的石油洗下粘附于砂石上的石油 增溶在洗涤过程中起着除油垢的重要作用。 在干洗过程，表面活性剂在非水溶液中形成拟胶束，对油污起增溶作用，从而洗除污垢。 污垢：油溶性 有机溶剂、表面活性剂 油水均不溶 表面活性剂、水 水溶性 水 因此，干洗剂通常包括：表面活性剂、水三、在洗涤方面的应用三、在

27、洗涤方面的应用South China University of Technology 2.5 2.5 表面活性剂的乳化与破乳作用表面活性剂的乳化与破乳作用乳化：乳化： 是指将一种液体以一定大小分散于另一种是指将一种液体以一定大小分散于另一种与它不相溶、不起化学反应的液体中形成相对与它不相溶、不起化学反应的液体中形成相对稳定的分散体系稳定的分散体系 乳状液分散液滴的大小：乳状液分散液滴的大小：0.10.11010mm 定义：是一个非均相体系，其中至少有一种液体以液珠的形式分散在另一种液体中，液珠直径一般大于0.1mm。此种体系皆有一个最低的稳定度，并因有表面活性剂或固体粉末的存在而大大增加。：

28、 是多相体系，至少存在两个液相； 这两个液相必须不互溶； 至少有一相分散于另一相中； 有一定的液珠大小； 热力学不稳定体系，通过加入第三组份可增加其稳定性。：相当于简单乳液的分散相（内相）中又包含了尺寸更小的分散质点，通称包胶相包胶相，常用作活性组分的贮器。按分散相的大小：按分散相的大小：微乳状液：微乳状液：(10100nm)自发形成，自发形成， 热力学稳定体系热力学稳定体系宏乳状液宏乳状液:不能自发形成，是热力学不稳定体系不能自发形成，是热力学不稳定体系液滴的直径大于液滴的直径大于1mm乳白色乳白色 0.10.11m1m蓝白色蓝白色 0.050.050.1m0.1m灰色灰色 0.05m0.0

29、5m透明（透明（可见光可见光0.40.40.8m)0.8m) 形成微乳状液对表面活性剂和助剂的类型和形成微乳状液对表面活性剂和助剂的类型和用量有严格的要求用量有严格的要求 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂AOT广泛用于微乳状液广泛用于微乳状液的制备，且不需要使用助剂的制备，且不需要使用助剂Na+-O3SCHCOOCH2CH(C2H5)C4H9 CH2COOCH2CH(C2H5)C4H9 双双(2乙基己基乙基己基)磺化琥珀酸酯磺化琥珀酸酯 （AOT） 降低界面张力降低界面张力 可使表活剂在其可使表活剂在其cmc下仍能降低界面张力（热力学稳下仍能降低界面张力（热力学稳定的微乳液，通常在定的微乳液，

30、通常在s s 100 nmO/W, W/O几十几十 mNm-1通常为球形通常为球形不透明不透明分层分层少，不必加辅助剂少，不必加辅助剂三组分：表面活性三组分：表面活性剂、水、油剂、水、油10 100 nmO/W, W/O10-210-6 mNm-1球形球形透明透明不分层不分层多，需加辅助剂多，需加辅助剂三组分：非离子表三组分：非离子表面活性剂、油、水面活性剂、油、水（或盐水）（或盐水）四组分：离子型表四组分：离子型表面活性剂、油、辅面活性剂、油、辅助剂、水（或盐水）助剂、水（或盐水）1 几十几十 nmO/W, W/O1 40 mNm-1各种形状各种形状透明透明不分层不分层可多可少，超过可多可少

31、，超过CMC即可即可二组分：表面活性二组分：表面活性剂、水（或油）剂、水（或油）三组分：表面活性三组分：表面活性剂、水、油剂、水、油微乳状液的研究现状微乳状液的研究现状 理论理论：不成熟不成熟 混合膜理论混合膜理论:表面活性剂和助表面活性剂在油水界面上吸表面活性剂和助表面活性剂在油水界面上吸附形成作为第三相的混合膜出发，认为混合吸附膜的存在使附形成作为第三相的混合膜出发，认为混合吸附膜的存在使油水界面张力可降至超低值油水界面张力可降至超低值 双重膜理论：双重膜理论：混合膜具有两个面，分别与水和油相接触，混合膜具有两个面，分别与水和油相接触，正是这两个面分别与水、油的相互作用的相对强度决定了界正

32、是这两个面分别与水、油的相互作用的相对强度决定了界面的弯曲及其方向，因而决定了微乳体系的类型。面的弯曲及其方向，因而决定了微乳体系的类型。 几何排列理论：几何排列理论：几何排列的膜分别与水和油构成分开几何排列的膜分别与水和油构成分开的均匀界面。在水侧界面极性头水化形成水化层，在油侧界的均匀界面。在水侧界面极性头水化形成水化层，在油侧界面油分子是穿透到烷基链中的。面油分子是穿透到烷基链中的。 应用应用：着重于技术上的研究，理论指导受到一定的限制着重于技术上的研究，理论指导受到一定的限制 胶体和表面化学国际会议，在微乳液方面应用性的文章胶体和表面化学国际会议，在微乳液方面应用性的文章远远多于理论研

33、究的文章，而占总会议文章的远远多于理论研究的文章，而占总会议文章的50%。 配方：配方：主要是表面活性剂和助表面活性剂的研主要是表面活性剂和助表面活性剂的研究究 利用乳化设备制备表面活性剂含量低的微乳状液利用乳化设备制备表面活性剂含量低的微乳状液常规的设备有超声波、胶体磨和高剪切搅拌器。常规的设备有超声波、胶体磨和高剪切搅拌器。现在先进的设备有：高压均化器和微射流乳化器现在先进的设备有：高压均化器和微射流乳化器 利用微乳化技术制备微小乳状液利用微乳化技术制备微小乳状液 （粒径（粒径15的乳化剂可以作为脂溶性色素、香料等的乳化剂可以作为脂溶性色素、香料等的增溶剂，还可以作为破乳剂使用。的增溶剂，

34、还可以作为破乳剂使用。7 7、抗菌保鲜作用、抗菌保鲜作用 蔗糖酯还有一定的抗菌作用，还可作为水果、鸡蔗糖酯还有一定的抗菌作用，还可作为水果、鸡蛋的涂膜保鲜乳化剂，有防止细菌侵入、抑制水分蒸蛋的涂膜保鲜乳化剂，有防止细菌侵入、抑制水分蒸发和调节吸收的作用，又如磷脂还有抗氧化作用。发和调节吸收的作用，又如磷脂还有抗氧化作用。五、常用的食品乳化剂五、常用的食品乳化剂 大豆磷脂大豆磷脂卵磷脂（磷卵磷脂（磷脂酰胆碱）脂酰胆碱）脑磷脂（磷脑磷脂（磷脂酰乙醇胺）脂酰乙醇胺）磷脂丝氨酸磷脂丝氨酸磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇从大豆油脂精炼过程中得到的副产物油脚经加工提取而得到三种不从大豆油脂精炼过程中得到的副产物油脚经

35、加工提取而得到三种不同的商业大豆磷脂同的商业大豆磷脂：浓缩大豆磷脂：浓缩大豆磷脂：豆脚经真空脱水后的产物，经漂白后的色泽较浅，豆脚经真空脱水后的产物，经漂白后的色泽较浅，否则色泽很深，为一粘稠状液体；主要成分是油脂和磷脂，在空否则色泽很深，为一粘稠状液体；主要成分是油脂和磷脂，在空气中久置会因氧化加深色泽或产生刺激性气味。气中久置会因氧化加深色泽或产生刺激性气味。 粉末磷脂：粉末磷脂：利用磷脂不溶于丙酮的特性，将浓缩磷脂用丙酮处理利用磷脂不溶于丙酮的特性，将浓缩磷脂用丙酮处理而除去油脂，可得到含油量很低的粉末磷脂，一般为浅黄色颗粒，而除去油脂，可得到含油量很低的粉末磷脂，一般为浅黄色颗粒，吸湿

36、性强，在空气中易被氧化。吸湿性强，在空气中易被氧化。 分级磷脂：分级磷脂：利用卵磷脂、肌醇磷脂在醇中的溶解性不同，将利用卵磷脂、肌醇磷脂在醇中的溶解性不同，将它们进行分离后而得到的富含卵磷脂的产品它们进行分离后而得到的富含卵磷脂的产品(醇溶部分醇溶部分)和富含肌醇和富含肌醇磷脂的产品磷脂的产品(醇不溶部分醇不溶部分)。 卵磷脂的亲水性较强，而肌醇磷肌的亲油性较强。大豆磷卵磷脂的亲水性较强，而肌醇磷肌的亲油性较强。大豆磷脂的脂的HLB值约为值约为9，它不耐高温，在，它不耐高温，在80开始变色，到开始变色，到120开始开始分解；它不仅可以作为乳化剂、润湿剂分解；它不仅可以作为乳化剂、润湿剂, 乳化

37、稳定剂等用于食品中乳化稳定剂等用于食品中, 它还有重要的药疗价值。它还有重要的药疗价值。单硬脂酸甘油酯单硬脂酸甘油酯( (单甘酯单甘酯) )： 世界上应用最广的食品乳化剂，占总量的世界上应用最广的食品乳化剂，占总量的1/2。 CH2OHCHOHCH2OCO(CH2)16CH3HLB=2.83.5，典型的典型的WO型乳化剂，它是由甘油和硬脂酸酯化型乳化剂，它是由甘油和硬脂酸酯化而得，在人体中可被代谢、吸收。分子蒸馏单甘酯由于含而得，在人体中可被代谢、吸收。分子蒸馏单甘酯由于含90以上的单酯故此其质量最佳。以上的单酯故此其质量最佳。 1. 用于糖果、巧克力，可防止奶糖、太妃糖出现油脂分离现象；防止

38、巧克力砂糖结晶用于糖果、巧克力，可防止奶糖、太妃糖出现油脂分离现象；防止巧克力砂糖结晶和油水分离，增加细腻感。参考用量为和油水分离，增加细腻感。参考用量为0.2%0.5%。 2. 用于冰淇淋，可使组织混合均匀，组织细腻、爽滑、膨化活度，提高保形性。用于冰淇淋，可使组织混合均匀，组织细腻、爽滑、膨化活度，提高保形性。 3. 用于人造奶油，可防止油水分离、分层等现象，提高制品的质量。用于人造奶油，可防止油水分离、分层等现象，提高制品的质量。 4. 用于饮料，加入含脂的蛋白饮料中，可提高稳定性，防止油脂上浮，蛋白质下沉。用于饮料，加入含脂的蛋白饮料中，可提高稳定性，防止油脂上浮，蛋白质下沉。还可用于

39、乳化香精中作稳定剂。还可用于乳化香精中作稳定剂。 5. 用于面包，能改善面团组织结构，防止面包老化，面包松软，体积增大，富有弹性用于面包，能改善面团组织结构，防止面包老化，面包松软，体积增大，富有弹性，延长保存期。，延长保存期。 6. 用于糕点，与其他乳化剂配伍，作为糕点的发泡剂，与蛋白质形成复合体，从而用于糕点，与其他乳化剂配伍，作为糕点的发泡剂，与蛋白质形成复合体，从而产生适度的气泡膜，所制点心体积增大。产生适度的气泡膜，所制点心体积增大。 7. 用于饼干，加入面团中能使油脂以乳化状态均匀分散，有效地防止油脂渗出，提用于饼干，加入面团中能使油脂以乳化状态均匀分散，有效地防止油脂渗出，提高饼

40、干的脆性。高饼干的脆性。蔗糖脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯( (SE)SE) 一般为白色或黄色粉末，也可能为无色或淡黄色液体，单酯一般为白色或黄色粉末，也可能为无色或淡黄色液体，单酯易溶于水，多酯易溶于有机溶剂；易溶于水，多酯易溶于有机溶剂；SE一般是利用一般是利用C12C18的的脂肪酸甲酯同蔗糖进行酯交换反应而制得，它在酸性、碱性脂肪酸甲酯同蔗糖进行酯交换反应而制得，它在酸性、碱性条件下可被皂化，加热至条件下可被皂化，加热至145时开始分解。时开始分解。 蔗糖酯蔗糖酯单酯单酯HLB=1016，二酯二酯HLB=710，三酯三酯HLB=37，多酯多酯HLB1，所以蔗糖酯中各种酯的比例不同使得所以蔗糖酯中各

41、种酯的比例不同使得HLB不不同，市售产品为其混合物，同，市售产品为其混合物，HLB=316，基本上可满足不同基本上可满足不同的食品加工需要。的食品加工需要。 蔗糖酯除可以用于蔗糖酯除可以用于面制品、人造奶油、巧克力、冰淇淋、速面制品、人造奶油、巧克力、冰淇淋、速溶食品、乳化香精等以外，它还具有抑菌作用和成膜作用，溶食品、乳化香精等以外，它还具有抑菌作用和成膜作用，可用于禽蛋、水果等的涂膜保鲜，防止水分蒸发；用于制糖可用于禽蛋、水果等的涂膜保鲜，防止水分蒸发；用于制糖工业中还可抑制蔗糖分解，提高砂糖的收率；由于它在体内工业中还可抑制蔗糖分解，提高砂糖的收率；由于它在体内可分解为蔗糖和脂肪酸，因此

42、可被正常代谢，对人体是安全可分解为蔗糖和脂肪酸，因此可被正常代谢，对人体是安全的的。 OOHOHCH2OCOROHOCH2OHCH2OHOHOHO 山梨糖醇酐脂肪酸酯山梨糖醇酐脂肪酸酯( (司盘司盘Span)Span)：司盘是由山梨糖醇或其酐与脂肪酸酯化反应而得到的司盘是由山梨糖醇或其酐与脂肪酸酯化反应而得到的脱水反应产物，是以下的三种成份的酯类：脱水反应产物，是以下的三种成份的酯类：OOHOHOOCHOHCH2OHOHOHOCH2OHOHOHOH其性状、性质随脂肪酸的不同及位置的不同而不同，其性状、性质随脂肪酸的不同及位置的不同而不同，一般为油状或固体，其一般为油状或固体，其HLB值大致为：

43、值大致为： HLB值值Span20 =8.6 Span40 =6.7 Span60 =4.7Span65 =2.1 Span80 =4.3 Span85 =l.8 故多为故多为WO型乳化剂；它们可以单独使用，也可型乳化剂；它们可以单独使用，也可以混合使用；在不同以混合使用；在不同pH值下稳定，不受高浓度电解质值下稳定，不受高浓度电解质影响。影响。聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯( (吐温，吐温，Tween)Tween)： 可认为它是由司盘与环氧乙烯在碱催化下加成共聚可认为它是由司盘与环氧乙烯在碱催化下加成共聚而得；由于引入了而得；由于引入了(OCH2CH2)n基，故此亲水性

44、明显加基，故此亲水性明显加强，多为油状液体，易溶于水；其强，多为油状液体，易溶于水；其HLB值一般为：值一般为： Twenn 20 =16.7 Twenn 40 =15.6 Twenn 60 =14.6 Twenn 65 =l0.5 Twenn 80=l5 Twenn 85 =11.0 故为故为OW型乳化剂；型乳化剂；Tween在用量过多时有口感在用量过多时有口感不适现象，可通过加入多羟基醇等加以改善。不适现象，可通过加入多羟基醇等加以改善。硬脂酰乳酸钙或钠硬脂酰乳酸钙或钠( (CSL or SSL)CSL or SSL)： 由硬脂酸与乳酸在碱存在时反应制得。由硬脂酸与乳酸在碱存在时反应制得。

45、n = 2时称为时称为硬脂酰硬脂酰2乳酸酰乳酸钠或钙，以乳酸酰乳酸钠或钙，以SSL2或或CSL2表示之。表示之。它们为白色粉末，钙盐溶于热油脂中而钠盐溶于水，钙它们为白色粉末，钙盐溶于热油脂中而钠盐溶于水，钙盐不吸潮而钠盐吸湿性强；盐不吸潮而钠盐吸湿性强；CSL的的HLB值为值为5.1，而，而SSL的的HLB值为值为21，分别是，分别是WO型和型和OW型的乳化剂，型的乳化剂，它们常作为面类食品的品质改良剂，一般为了克服钙它们常作为面类食品的品质改良剂，一般为了克服钙盐的难溶性问题将钙盐与钠盐等量混合后效果不错。盐的难溶性问题将钙盐与钠盐等量混合后效果不错。 CSL或或SSL在面团中可使面筋性质

46、发生改善，可大在面团中可使面筋性质发生改善，可大C17H35CO(CHCOCH3OO)nNaC17H35CO(CHCOCH3OO)nCa 大提高面筋的弹性和稳定性，可增加面团的耐揉搓性大提高面筋的弹性和稳定性，可增加面团的耐揉搓性 并减少糊化，非常适用于面包加工，可使面包体积增并减少糊化，非常适用于面包加工，可使面包体积增 大，柔软并不易老化；用于面条中可增加面条的弹性，大，柔软并不易老化；用于面条中可增加面条的弹性， 经得起长时间的水煮。经得起长时间的水煮。双乙酰酒石酸单甘酯(DATEM)： 将酒石酸与醋酸酐反应后制得双乙酰酒石酸再与单将酒石酸与醋酸酐反应后制得双乙酰酒石酸再与单甘酯反应而制

47、得，为微黄色蜡状物，难溶于水，溶甘酯反应而制得，为微黄色蜡状物，难溶于水，溶于有机溶剂，其于有机溶剂，其HLB=9.2，可用于面包、人工奶油可用于面包、人工奶油等中；还可以用于蛋糕发泡剂之中作为主要原料，等中；还可以用于蛋糕发泡剂之中作为主要原料，发泡时间短，体积大、口感好。发泡时间短，体积大、口感好。 CH2OHCHOHCH2OCORCOCHOCOCH3CHOCOCH3COOHSouth China University of Technology 2.5 2.5 发泡和消泡作用发泡和消泡作用2.5.1 2.5.1 泡沫的形成泡沫的形成泡沫是比较多的气体分散于比较少的液体中而成泡沫是比较多的气体分散于比较少的液体中而成的，包括：液体、气体、表面活性剂的，包括：液体、气体、表面活性剂制造泡沫的方法大致有两大类：制造泡沫的方法大致有两大类： (1)聚集法：发泡液中有高压气体、低沸点液体聚集法：发泡液中有高压气体、低沸点液体或反应后能生成气体的物质，通过减压或化学反或反应后能生成气体的物质，通过减压或化学反应，使气体分子集合形成泡沫。如啤酒、汽水、应，使气体分子集合形成泡沫。如啤酒、汽水、水沸腾和泡沫灭火器等。水沸腾和泡沫灭火器等。 (2)分