化妆品食品药物等的乳化剂课件

1、模块一 表面活性剂眼 影 指甲油香 水表面张力与表面活性当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区, 这一过渡区通常称之为界面。若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。但由于历史的原因, 这两个概念常常混用。常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。气-液界面气-固界面液-液界面液-固界面固-固界面（a）（b）表面活性剂分子疏水基团亲水基团石蜡分子上没有亲水基，因此石蜡的HLB=0；油酸分子上只有一种弱的亲水基羧基，其HLB=1聚乙二醇分子上完全是亲水基，因此其HLB=20；所以对于非离子型表面活性剂，其HLB=020

2、；对于离子型表面活性剂，规定油酸钠18，油酸钾20,十二烷基硫酸钠=40。 所以对于阴、阳离子型表面活性剂，其HLB=040；对于一些非离子型表面活性剂，Griffin给出了一些经验公式： 对于多元醇脂肪酸酯，其公式为： 式中： S酯的皂化值； A脂肪酸的酸值。对于聚氧乙烯非离子型表面活性剂，其公式为： 式中： E活性剂分子中氧化乙烯的质量百分数。这些计算都不准确，现在用了一些试验的方法，如乳化法等。在表面活性剂有关书籍或手册中可以查到某活性剂的HLB。把表面活性剂的结构分解为一些基团，每个基团对HLB值均有各自的贡献，通过实验测得各基团对HLB值的贡献，称做“基团数”，其中亲水基的为正值，亲

3、油基的为负值，然后，将各亲水、亲油基的HLB基团数代入下式中，即可计算出离子型表面活性剂的HLB值。混合表面活性剂的HLB值 当多种表面活性剂混合时，其HLB值具有加合性，即有：式中，Wi、HLBi分别为混合表面活性剂中i组分的质量和百分比浓度。表面活性剂的HLB与应用的对应关系 表面活性剂概述表面活性剂在水中的性质HLB用 途 不分散02W/O型乳化剂4分散不好6不稳定乳状分散体8润湿剂稳定乳状分散体10半透明至透明的分散体12洗涤剂O/W型乳化剂透明溶液1416增溶剂18甘油三酯的结构示意图磷脂的内盐部分具有亲水性，脂肪酸长链烃基部分具有疏水性，因此磷脂是天然的表面活性剂，它在生物体内能使

4、油脂乳化，有助于油脂的运输、消化和吸收。表面活性剂一词来自英文Surfactant。它实际上是短语Surface（表面） Active（活性） Agent（添加剂）的缩合词。表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能。 降低表面张力为正吸附，溶质在溶液表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度 此溶质为表面活性物质 增加表面张力为负吸附，溶质在溶液表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度 此溶质为表面惰性物质 溶入少量就能显著降低表面张力的物质也称表面活性物质或表面活性剂。表面活性剂分类表面活性剂分

5、子非极性烃链（疏水）极性基团（亲水）硬脂酸阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂按离子类型阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐 CH3 |R-N-HCl仲胺盐 | H CH3 |R-N-HCl叔胺盐 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺盐 | CH3伯胺盐 R-NH3 季铵盐 CH3 |例如 C16H33-N+-CH3Br | CH3 十六烷基溴化铵(俗称1631)吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+两性表面活性剂R-N+HCH2-CH2COO-H 氨基酸

6、型 CH3 |R-N+-CH2COO-H 甜菜碱型 | CH3 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂(2)甜菜碱型 CH3 R-N+-CH2COO- CH3 去污力强，对纤维有保护作用-由于其特殊结构，具有许多优异性能，如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性好，对酸碱和多种金属离子都比较稳定，具有抗静电、杀菌、防腐蚀等使用性能，特别是其极低毒性和无刺激性以及良好的生物降解性能，使其在日用化学品应用中前景广阔。同时在纺织、印染、化纤、除锈方面都有相当用途。R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷

7、基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚 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(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(3) 聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂 非离子型表面活性剂稳定性高，不易受

8、强电解质无机盐类存在的影响，也不易受酸碱的影响；与其它类型表面活性剂的相容性好；在水及有机溶剂中皆有良好的溶解性能，具有良好的乳化、润湿、渗透性、以及起泡、洗涤、稳泡、抗静电等作用，且无毒； 广泛用作纺织业、化妆品、食品、药物等的乳化剂、消泡剂、增稠剂，以及医疗方面的杀菌剂以及洗涤、润湿剂等。表面活性的表征通常用加入表面活性剂后溶液表面张力的降低及其形成胶团的能力（胶团化能力）来表征。溶液表面张力降低包含：溶液表面张力降低的效率和溶液表面张力降低的能力两方面；胶团化能力用临界胶束浓度表示。表面活性剂的基本功能一、在表面（界面）吸附成膜（一般是单分子膜）；二、在溶液内部自聚，形成多种类型的分子有

9、序组合体。 从这两种基本功能出发，衍生出表面活性剂的其它多种应用功能。胶束的形成 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。胶束临界胶束浓度 CMC Critical Micell Concentration表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。（a）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面活性剂，空气

10、和水直接接触，水的表面张力下降不多，接近于纯水的状态。b）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，即表面吸附量大为增加、空气和水的接触相对减少，水表面张力下降（c）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙地密集于液面上，形成了单分子吸附膜。空气与水处于完全隔离状态，表面吸附达饱和。在溶液内部，增加表面活性剂,先是三三两两以疏水基互相靠拢，形成球形胶束的最初形式。水表面张力急剧下降。胶束结构示意图临界胶束浓度(critical micelle concentration) 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

11、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目的; 表面活性剂水溶液其浓度只有稍高于其CMC值时，才能充分显示其作用。CMC球形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。棒状胶束层状胶束胶束的作用乳化作用泡沫作用分散作用增溶作用催化作用1 消毒杀菌2 腈纶匀染剂3 抗静电剂4 矿物浮选剂5 相转移催化剂织物柔软剂分散剂食品加工印染金属加工电镀采矿采油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、建筑功能应用润湿作用润湿是固体表面与液体接触时，原来的固相-气相界

12、面消失，形成新的固相-液相界面的现象。 接触角的示意图：Young方程（杨氏方程）:lsgANMs-ls-g l-g 接触角越小，润湿和渗透作用越好；90不润湿 10.110.050.1 阴离子多元醇非离子阳离子抗静电作用 表面活性剂的抗静电机理：1 摩擦带电部分 表面电荷的逸散摩擦生电是由于在局部表面存在的物质之间发生电子移动；电荷的逸散与表面活性剂的吸附量和吸湿性有关；可用已吸湿的水分为介质的离子移动引起电荷的移动来解释；具有抗静电作用的表面活性剂称为抗静电剂； 疏水基吸附在物体表面，亲水基趋向空气形成一层亲水性膜，由于单分子膜可降低合成纤维的摩擦系数从而难以产生静电； 亲水性膜吸收空气中

13、的水分，因此好像物体表面多了一层水层，产生的静电易于传递到大气中，从而降低了物体表面的电荷；2 表面活性剂抗静电原理在于：杀菌作用定义：能与蛋白质发生作用的一类表面活性剂；杀菌机理：首先表面活性剂吸附于菌体，然后浸透菌体的细胞膜并破坏之； 以阳离子表面活性剂和两性表面活性剂为主；如烷基二甲基苄铵盐，烷基三甲基铵盐、聚氨基单羧酸类等；带苄基的季胺氯化物；改变烷基的碳原子数，杀菌力会有很大的改变，一般以1214为宜，10的水溶液的杀菌力大于苯酚5070倍；匀染作用 在印染工业中，以达到均匀染色为目的的表面活性剂称为匀染剂；达到均匀染色的两种途径：降低染色速度，使染料分子与纤维缓慢接触； 对已发生不匀染色的织物，能使深色部分的染料分子向浅色部分迁移，称为“移染”（1）亲纤维匀染剂 表面活性剂与纤维的吸附亲和力较大，染料只能在匀染剂后追踪，延长染色时间达到缓染的目的，在染色工艺完成后，染料不能再移动。（2）亲