表面活性剂的功能与应用

1、2020/10/5,1,表面活性剂,第三章 表面活性剂的功能与应用,2020/10/5,2,表面活性剂,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,2020/10/5,表面活性剂,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,2020/10/5,

2、4,表面活性剂,3.1.2 增溶作用的方式,1 非极性分子在胶束内核的增溶饱和脂肪烃、环烷烃及苯等不易极化的非极性有机化合物,在胶束内部，被增溶的物质完全处于非极性环境中。,2020/10/5,5,表面活性剂,2 在表面活性剂分子间的增溶长链的醇、胺、脂肪酸和极性染料等两亲分子,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。,2020/10/5,6,表面活性剂,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 处于完全或接近完全极性的环境中,2020/10/5,7,表面活性剂,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

3、剂 包裹在胶束外层的长链中 主要包括较极化的碳氢化合物：苯、乙苯、苯酚等短链芳香烃类化合物,2020/10/5,8,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） 42 1 3 表面活性剂的增溶力表示：其对难溶或不溶物增溶的能力，是衡量表面活性剂性能的重要指标之一,2020/10/5,表面活性剂,9,3.1.3.2 被增溶物的化学结构,3.1.3.3 温度的影响 温度升高，增溶作用加大。,链长、不饱和度、支链、环化程度,2020/10/5,表面活性剂,10,3.1.3.4 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

4、性物质 添加非极性物质,2020/10/5,表面活性剂,11,3.1.4 增溶作用的应用,乳液聚合 开采石油 胶片生产 洗涤剂,2020/10/5,表面活性剂,12,3.2 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,2020/10/5,表面活性剂,13,3.2.1 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 / W 2 油包水 W / O 3 套圈型,稀释法 染料法 电导法 滤纸湿润法,2020/10

5、/5,表面活性剂,14,3.2.1.2 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,2020/10/5,表面活性剂,15,3.2.2 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,2020/10/5,表面活性剂,16,3.2.3 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 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 20 | |消泡| |

6、 | 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 |,1 HLB值法,2020/10/5,表面活性剂,17,1 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。,2020/10/5,表面活性剂,18,2 转相温度PIT法（Phase Inversion Temperature）,主要针对 非离子表面活性剂 浊点 Cloud Point 温度

7、高低,2020/10/5,表面活性剂,19,3.2.4 乳化剂的破乳,有两相界面存在 是热力学不稳定体系,2020/10/5,表面活性剂,20,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,2020/10/5,表面活性剂,21,3.2.5 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,2020/10/5,表面活性剂,22,3.3 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：,2020/10/5,表面活性剂,23,（1）粘湿,3.3.1 润湿过程,粘附功 (work of adh

8、esion),2020/10/5,表面活性剂,24,(2) 浸湿,浸湿功 (work of immersion),2020/10/5,表面活性剂,25,(3)铺展,2020/10/5,表面活性剂,26,3.3.2 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,2020/10/5,表面活性剂,27,3.3.3 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

9、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,2020/10/5,表面活性剂,28,3.3.4 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,2020/10/5,表面活性剂,29,3.4 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。,2020/10/5,表面活性剂,30,“泡”就是由液体薄膜包围着气体。,3.4.1 泡沫的形成及其稳

10、定性,“泡沫”是气体分散于液体中的分散体系。,2020/10/5,表面活性剂,31,1 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,2020/10/5,表面活性剂,32,3.4.2 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,2020/10/5,表面活性剂,33,2 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,2020/10/5,表面活性剂,34,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

11、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,2020/10/5,表面活性剂,35,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,2020/10/5,表面活性剂,36,1 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,2020/10/5,表面活性剂,37,消 泡 剂,1 降低局部

12、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,2020/10/5,表面活性剂,38,3.4.4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？,2020/10/5,39,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,2020/10/5,40,钻井液的主要作用（简图）,2020/10/5,表面活性剂,41,2020/10/5,表面活性剂,42,钻井液功用类型组成,钻井液 凡钻进

13、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。,2020/10/5,表面活性剂,43,3.4.4.3 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,2020/10/5,表面活性剂,44,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,2020/10/5,表面活性剂

14、,45,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：,2020/10/5,表面活性剂,46,3 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,2020/10/5,表面活性剂,47,4 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,2020/10/5,表

15、面活性剂,48,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,2020/10/5,表面活性剂,49,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,2020/10/5,表面活性剂,50,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。,2020/10/5,表面活性剂,51,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