表面活性剂化学.ppt

1、2020/10/26,表面活性剂化学电子教案第三章,表面活性剂化学,第三章表面活性剂的功能与应用,3.1表面活性剂的增溶作用 3.2表面活性剂的乳化与破乳作用 3.3表面活性剂的润湿功能 3.4表面活性剂的起泡和消泡作用 3.5表面活性剂的洗涤和去污作用 3.6表面活性剂的分散和絮凝作用 3.7 表面活性剂的其他功能,3.1.1 增溶作用的定义和特点,例如室温下苯在水中的溶解度很小，每100g水只能溶解0.07g苯，但在10%的油酸钠水溶液中，苯的溶解度达到7g/100g，增加了100倍，这是通过油酸钠胶束的增溶作用实现的。,增溶作用：是指由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶剂中难溶乃至不溶的物

2、质溶解度显著增加的作用,增溶作用的基础是胶束的形成，表面活性剂浓度越大，形成的胶束越多，难溶物或不溶物溶解的越多，增容量越大。 增溶作用可使被增溶物的化学势降低，使体系更加稳定，是自发进行的过程。与普通的溶解过程不同的是，增溶后溶液的沸点、凝固点和渗透压等没有明显变化，说明溶质并非以分子或离子形势存在，而是以团簇分散在表面活性剂的溶液中。,3.1.1 增溶作用的定义和特点,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、环烷烃以及苯等不易极化的非极性有机物，通常被增溶于胶束内核中，就像溶于非极性碳氢化合物溶液中一样。紫外光谱或核磁共振谱分析表明，被增溶的物质完全处于一

3、个非极性环境中，X射线衍射分析发现增溶后胶束体积变大。,3.1.2 增溶作用的方式,（2）在表面活性剂分子间的增溶，对于分子结构与表面活性剂相似的极性有机化合物，如长链的醇、胺、脂肪酸和极性燃料等两亲分子，则是增溶于胶束的“栅栏”之间。被增溶物的非极性碳氢键插入胶束内部，其极性头插入表面活性剂极性基之间，通过氢键或偶极子相互作用联系起来。这种方式增溶后胶束并不变大。,3.1.2 增溶作用的方式,（3）在胶束表面的吸附增溶，苯二甲酸二甲酯等既不溶于水、也不溶于油的小分子极性有机化合物在胶束表面的增溶是通过被吸附于胶束表面区域或是靠近胶束表面分子“栅栏”的区域完成的。,3.1.2 增溶作用的方式,

4、（4）聚氧乙烯链间的增溶，以聚氧乙烯基为亲水基团的非离子表面活性剂，通常将被增溶物包藏在胶束外层的聚氧乙烯链中。以这种方式被增溶的物质主要是较易极化的碳氢化合物，如苯、乙苯、苯酚等短链芳香烃类化合物,3.1.2 增溶作用的方式,在表面活性剂溶液中，上述四种形式的胶束增溶作用对被增溶物的增溶量是不相同的，按下列顺序递减： （4）（2）（1）（3）,3.1.2 增溶作用的方式-溶解度的测量,表面活性剂增溶量的测定方法与溶解度的测定方法相同，向100ml已标定浓度的表面活性剂溶液中由滴定管滴加被增溶物，当达到饱和时被增溶物析出，溶液变混浊，此时已滴入溶液中的被增溶物的物质的量（mol）即为增溶量。增

5、溶量除以表面活性剂的物质的量（mol）即得增溶力，表面活性剂的增溶力表示其对难溶或不溶物增溶的能力，是衡量表面活性剂的重要指标之一。,3.1.3 增溶作用的主要影响因素,1）表面活性剂的化学结构 1.具有相同亲油基的表面活性剂，对于烃类及极性有机物的增溶作用大小顺序一般为： 非离子型阳离子型阴离子型。 这是由于非离子型表面活性剂临界胶束浓度较小，胶束易于生成，因此胶束聚集数较大，增溶作用较强。阳离子表面活性剂的胶束比阴离子表面活性剂有较为疏松的结构，因此增溶作用比后者强。,3.1.3 增溶作用的主要影响因素,2.胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大。在表面活性剂同系物中，胶束的大小随碳

6、原子数增加而增大，因此，碳原子数越大，临界胶束浓度越低，聚集数增加，增溶作用加强。,3亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直链的小。这是因为直链型表面活性剂临界胶束浓度比支链型低，胶束易于形成，胶束聚集数较大。 4带有不饱和结构的表面活性剂，或在活性剂分子上引入第二极性基团时，对烃类的溶解作用减小，而对长链极性物增溶作用增加。,3.1.3 增溶作用的主要影响因素,2）被增溶物的化学结构 脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而增大，带支链的饱和化合物与相应得直链异构体增溶量大致相同；烷烃的氢原子被羟基、氨基等极性基团取代后，其被表面活性剂增溶的程度明显增加。,3.1.3 增溶作用的

7、主要影响因素,3）温度的影响 温度对增溶作用的影响随表面活性剂类型和被增溶物结构的不同而不同。多数情况下，温度升高，增溶作用加大。对于离子型表面活性剂，升高温度一般会引起分子热运动的加剧，使胶束中能发生增溶作用的空间加大，对极性和非极性化合物的增溶程度增加；对于含聚氧乙烯基的非离子表面活性剂，温度升高，聚氧乙烯与水分子之间的氢键遭到破坏，水化作用减小，胶束容易生成，聚集数增加。特别是温度升至接近表面活性剂的浊点时，胶束聚集数急剧增加，对非极性碳氢化合物以及氯代烷烃等的增溶作用有很大的提高。,3.1.3 增溶作用的主要影响因素,4）添加无机电解质的影响 在离子型表面活性剂中添加少量无机电解质，可

8、增加烃类化合物的增溶程度，但却使极性有机物的增溶程度减少。,3.1.3 增溶作用的主要影响因素,5）有机添加剂的影响 向表面活性剂溶液中添加烃类等非极性化合物，会使其增溶于表面活性剂胶束内部，使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束的“栅栏”中，即提高了极性有机化合物的增溶程度；反之，添加极性有机化合物后，增溶于胶束的“栅栏”中，使非极性碳氢化合物增溶的空间变大，增溶量增加。增溶了一种极性有机物后，会使表面活性剂对另一种有机物的增溶程度降低。,3.1.3 增溶作用的主要影响因素,3.1.4 增溶作用的应用,目前，表面活性剂的增溶作用主要应用在乳液聚合、石油开采、胶片生产及洗涤等方面。,第三章表面活

9、性剂的功能与应用,3.1 增溶作用 3.2 乳化与破乳作用 3.3 润湿功能 3.4 起泡和消泡作用 3.5 洗涤和去污作用 3.6 分散和絮凝作用 3.7 表面活性剂的其他功能,3.2 乳化与破乳作用,乳液是指一种或多种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的液体中构成的分散体系，乳液的液珠直径一般都大于01m，因此属粗分散体，由于体系呈现乳白色而被称为乳液。 大量的表面活性剂和助表面活性剂的存在使油-水界面张力降至极低，因此微乳液是热力学上的稳定体系。通常的乳液有一相是水或水溶液，被称为水相；另一相是与水不相混溶的有机相，被称为油相。,3.2表面活性剂的乳化和破乳作用,1.乳状液 （1）概念：两

10、种互不混溶的液体，一种以微粒（液滴或液晶）形式分散于另一种中形成的体系。 （2）组成：分散相、分散介质和表面活性剂（乳化剂）,1）乳状液的类型和鉴别 乳状液的类型通常有以下三种： 1水包油型（O/W）内相为油，外相为水，如人乳、牛奶等。 2油包水型（W/O）内相为水，外相为油，如原油、油性化妆品等。 3套圈形 由水相和油相一层一层交替分散形成的乳状液，主要有油包水再包油（O/W/O）和水包油再包水（W/O/W）两种形式。这种类型的乳状液较少见，一般存在于原油中，套圈型乳状液的存在给原油的破乳带来了很大的困难。,3.2.1乳状液的类型及形成,3.2.1乳状液的类型及形成,乳状液类型的鉴别主要有

11、稀释法、燃料法、电导法和滤纸润湿法四种。 1稀释法，利用乳状液能够与其外相液体混溶的特点，以水或油性液体稀释乳状液便可以确定其类型。例如，牛奶能够被水稀释，但不能与植物油混溶，可见牛奶是O/W型乳液。 2 染料法 3电导法 4滤纸润湿法,3.2.1乳状液的类型及形成,3.2.2 表面活性剂的乳化作用,在乳液形成的过程中，由于表面活性剂的参与使油-水界面张力大幅度下降，成了稳定的乳液。但在乳液中仍然存在着油-水界面张力，因此乳液是热力学上的不稳定体系。而微乳液的油水界面张力低至不可测，是热力学上的稳定体系。表面活性剂的确可以降低油-水界面张力，但由于CMC或溶解度的限制，使界面张力无法达到接近于

12、零。添加性质完全不同的第二种表面活性剂(如大小适中的醇类如戊醇、己醇和庚醇等，被称为助表面活性剂)，就可以使界面张力进一步降低至很小，甚至会出现瞬间的负值，可以用Gibbs的多组分体系的吸附方程来加以说明。,-d=idi= iRTdlnCi,如图220虚线所示，那么体系的界面会自动扩展，结果是液珠的细化，自发地形成了微乳液。由于界面的扩展，被吸附的表面活性剂在界面上的浓度会降低，使7又变为正值。由此可以看出，助表面活性剂在微乳液自发形成过程占有的重要地位。微乳液中的液珠由于热运动会使液珠易于聚结而变大，一旦变大，则又形成暂时的负界面张力，从而又必须使其分散，以扩大界面面积，使负界面张力消除，体

13、系达于平衡。因此微乳液是无限稳定体系，如图2所示，随助表面活性剂增加，CMC减小，且y降低，甚至可瞬间为负值(由虚线表示)。,图2助表面活性剂对r的影响,3.2.3 乳液的物理性质,乳液的类型、珠粒的大小和数量等是影响其物理性质的主要因素。 (1)液珠粒径与光学性 乳液液珠的粒径大小直接影响乳液的颜色和外观，通过乳液的外观和颜色可以判断出液珠粒径的分布范围。 一般情况下，液珠粒径小于50nm时，乳液透明，即所谓的超微乳。粒径在50100nm之间，为灰色半透明状态，而粒径在1001000nm之间时，乳液蓝白色，粒径大于l000nm时为乳白色。,乳液是一个多分散体系，由于分散相和分散的折射率不同，

14、入射光在液珠表面上可发生反射、折散和散射现象。一般乳液的液珠粒径为0110m，而可见光波长在0406m之间，所以乳液主要发生反射现象，呈乳白色。如果液珠的粒径在00501m，即略小于入射光波长时，有散射现象发生，体系呈半透明状。当液珠的粒径为005m以下，即远小于入射光波长时，会发生光的透射现象，体系变为透明状。实际上当乳液粒径小于01m，体系呈半透明或透明时为微乳液。,3.2.3 乳液的物理性质,(2)乳液的黏度 乳液的黏度受乳液内外相的黏度、内相的体积分数、液珠的粒径及乳化剂的性质等的影响。当内相的相体积分数小于50时，乳液的黏度可应用Einstein公式(2)。 =0(1+25),，0，

15、 分别为乳液及分散介质的黏度和分散相的体积分数,3.2.3 乳液的物理性质,应用Einstein公式来描述乳液体系的黏度时，该公式存在一定偏差，在实际应用中还需考虑以下因素，像分散粒子和球形对比的偏差、分散介质是否连续、粒子的刚性、粒子是否完全被溶剂所润湿、分散相的含量多少、粒子间有无相互作用、体系是否处于层流状态、有没有湍流等。在内相体积分数大予50以上时，应用该公式时偏差会更大。此外，液珠的粒径分布对乳液的黏度也有影响，特别是乳化剂的性质对乳液黏度的影响会更大。因为不同的乳化剂所形成的界面膜有不同的界面流动性,3.2.3 乳液的物理性质,(3)乳液的电性质 乳液的电性质主要研究其导电性，其

16、中，0W型乳液的导电性好于WO型。乳液的导电性主要取决于连续相的导电性，因为0W型乳液的连续相为水而WO型乳液的连续相为油，水的导电性优于油，所以，OW型乳液的导电性优于WO型。另外，乳液的电性质还有液珠的电泳。液珠的带电性主要取决于乳化剂的类型，对于OW型乳液，乳化剂为离子型表面活性剂时，疏水基伸入油相，离子头伸入水相而定向排列于界面上。乳化剂为阴离子型表面活性剂时，则油珠带负电荷，在电场中油珠向正极移动。乳化剂为阳离子型表面活性剂，油珠带正电荷，在电场中油珠向负极移动。,3.2.3 乳液的物理性质,3.2.4 影响乳状液类型的主要因素,（1）相体积 （2）乳化剂的分子结构和性质 （3）乳化

17、器的材质 （4）两相的聚结速度,图3乳状液液珠堆积方式,相体积理论是从几何学的角度出发，。由0stwald提出来的，其观点为：假设乳液的液珠是大小相同的圆球且圆球为刚性，在最密堆积时，液珠的相体积分数只能占总体积的74O2，若液珠的相体积分数大于7402，乳液就会发生变型或破坏。,3.2.4 影响乳状液类型的主要因素,仅以0w型乳液为例，若油的相体积分数大于7402，乳液只能形成wo型，若油的相体积分数少于2598时，就只能形成0w型，若油的相体积分数在2598-74。o2时，则可能形成0W型或W0型中的一种。然而，事实上液珠的相体积分数在超过7402以后，并不一定会发生变形。例如：石蜡油-水

18、体系，石蜡油的相体积分数可高达99，但油珠实际上只是被一层薄薄的水膜隔开，而且仍是ow型乳液。究其原因在于乳液的液珠并非大小相等，也并非刚性，而是大小不相等且在高浓度时可发生形变甚至呈多面体，如图3所示，因此液珠的相体积分数可超过74O2。,3.2.4 影响乳状液类型的主要因素,(2)乳化剂的分子结构和性质-楔型理论 楔型理论是以乳化剂的空间结构为出发点来确定乳化液的类型的。该理论认为，乳化剂的亲水基和疏水基的横截面积不相等，把乳化剂的分子看做一头大一头小的楔子，乳化剂横截面积小的一头可以像楔子一样插入液珠表面，在油水界面上作定向排列，亲水的极性头伸入水相而亲油的碳氢链则伸入油相。,3.2.4

19、 影响乳状液类型的主要因素,3.2.4 影响乳状液类型的主要因素,图4金属的稳定液示意图,(4)乳化器材质对乳液类型的影响 除了乳状液组成材料、成乳条件等因素的影响外，外界条件对乳状液的类型也有影响，例如，乳化器壁的亲水亲油性，器壁亲水性强时易形成0w型乳状液，而器壁亲油性强则易形成wo型乳液，其原因是液体在器壁上需保持一层连续相，以使搅拌时不易被分散而成为液珠。 同样乳化剂的浓度对形成的乳液类型也起着重要作用，但当乳化剂浓度大到足以克服乳化器材质的润湿性质所带来的影响时，所形成乳液的类型只取决于乳化剂自身的性质而与器壁的亲水亲油性-无关。,3.2.4 影响乳状液类型的主要因素,(3)两相的聚

20、结速度理论 聚结速度理论从组成乳状液的两种液滴的聚结速度对乳状液的影响出发，判断乳状液的类型。该理论1957年由Davies提出，认为，在乳化剂、油、水一起摇荡时，油相与水相都破裂成液滴，最终成为何种乳液取决于两类液滴的聚结速度。,3.2.4 影响乳状液类型的主要因素,3.2.5 影响乳状液稳定性的因素,1）表面张力 乳液中油-水的高度分散使体系具有巨大的油-水界面，因而是热力学上的不稳定体系。为了降低体系的能量，液滴间有自发并聚的倾向，因此低油-水界面张力有助于体系的稳定。 。,2）界面膜的性质 在乳状液体系中，低界面张力有利于乳液的稳定，但不是惟一因素。有的小分子有机物与水的界面张力很低，

21、却不能形成稳定的乳液，如戊醇。而有些高分子化合物它们不能有效地降低油水界面张力，却有很强的乳化力，能使油水形成稳定的乳液，例如羧甲基纤维素和羧甲基淀粉的钠盐。其原因是高分子化合物能吸附于油-水界面上形成结实的界面膜而阻止了液滴间并聚。 高分子化合物能吸附于油水界面，能形成结实的界面膜而阻止了液滴间聚结的结果；界面膜的强度和密度程度是决定乳状液稳定性的重要因素之一,3.2.5 影响乳状液稳定性的因素,为了得到高强度的界面膜和稳定的乳状液，应当注意以下两方面： 1使用足量的乳化剂，保证有足够的乳化剂分子吸附于油水界面上，形成高强度的界面膜。 2选择适宜分子结构的乳化剂，通常直链型乳化剂分子在界面上

22、的排列比带有支链的乳化剂更为紧密，界面膜更加致密，有利于乳状液的稳定。,3）界面电荷 乳液的液珠带一定量的电荷，主要来源于所使用的离子型乳化剂在水相中电离产生的乳化剂离子在液珠表面的吸附。这些离子型乳化剂的疏水碳氢链伸入油相，离子头伸入水相并吸附于油-水界面上，使形成的ow型乳液中的油珠带电。乳化剂为阴离子表面活性剂则油珠带负电荷，乳化剂为阳离子型表面活性剂则油珠带正电荷。在带电的油珠周围还会有反离子呈扩散的状态分布，形成类似Stern模型的扩散双电层；如图1所示。,乳状液带电示意,3.2.5 影响乳状液稳定性的因素,由于双电层上电荷的相互排斥，使油珠之间不易接近；阻止了油珠的聚结。非离子型为

23、乳化剂稳定的乳液，液珠与介质摩擦而产生电荷。乳滴表面电荷的符号与两相的介电常数有关，介电常数大的相带正电荷，介电常数小的相带负电荷。一般ow型乳液中的油珠带负电荷，而wo型乳液中的水珠带正电荷。由于以上原因，液珠在相互靠近时就产生龟斥力，防止了液滴聚结，使乳液更加稳定。 对于非离子表面活性剂，起稳定作用的主要是亲水的聚氧乙烯链水化后所形成的水化聚乙烯的空间位阻作用，这一作用阻止油珠间的聚结而使乳液稳定。,3.2.5 影响乳状液稳定性的因素,4）固体粉末的加入,3.2.5 影响乳状液稳定性的因素,3.2.6 乳化剂及其选择依据,乳化剂主要分为表面活性剂、高分子化合物、天然化合物和固体粉末四大类。

24、其中表面活性剂类乳化剂主要是阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂包括所酸盐、磺酸盐、硫酸盐及磷酸酯盐型，非离子表面活性剂包括聚氧型和Span、Tween等聚酯型表面活性剂。,乳化剂的常用选择方法是HLB值法和PIT（phase inversion temperature，相转变温度）法。 1）HLB值法，每个乳化体系都可以通过实验确定其最为适宜的乳化剂的HLB值，根据此HLB值可以确定乳化剂的种类和比例。此方法易掌握且使用方便，但存在一定的缺陷，即不能表明表面活性剂的乳化效率和能力，同时没有考虑分散介质及温度等其他因素对乳状液稳定性的影响。,3.2.6 乳化剂及其选择依据,2）

25、PIT法，所谓相转变温度（PIT）是指在某一定的体系中，表面活性剂的亲水、亲油性质达到平衡时的温度。它的确定方法是，在等量的油和水中加入3%5%的表面活性剂，配成O/W型乳状液，在不断搅拌和振荡下缓慢加热升温，当乳状液由O/W型转变成W/O型时的温度即为此体系的相转变温度，即PIT。PIT与乳化剂的分子结构和性质密切相关，与HLB值也有一定的关系。用PIT确定乳化剂的方法充分考虑了温度对乳状液的影响。,3.2.6 乳化剂及其选择依据,乳状液存在巨大的相界面，是热力学不稳定的体系，最终要破坏。乳状液的破坏分为分层、变型和破乳三种方式。 乳状液的分层是指由于分散相和分散介质的密度不同，在重力或其它

26、外力的作用下，分散相液滴上升或下降的现象。 变型是指乳状液从一种类型变为另一种类型。 所谓破乳是指乳状液完全被破坏，发生油水分层的现象，破乳有机械法、物理法和化学法等方法。,3.2.6 乳化剂及其选择依据,能够使乳状液破乳的表面活性剂被称为破乳剂，使用破乳剂是重要的泼乳方法之一，其基本原理可以从以下几个方面说明。 1顶替作用，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-水界面上，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，在加热或机械搅拌下，界面膜被破坏而破乳。 2润湿作用，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，改变固体粉末的亲水亲油性，使固体粉

27、末从两相界面上进入水相或油相，降低乳状液的稳定性。,3.2.6 乳化剂及其选择依据,3絮凝-聚结作用，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、聚结，最终导致两相分离。 4破坏界面膜，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。 破乳剂的种类主要包括阴离子型、非离子型和阳离子型。,3.2.6 乳化剂及其选择依据,乳状液在工农业生产及人们的日常生活具有十分广泛的应用，如农药配剂、原油开采、纺织制革、食品、医药及日常用品等方面。,3.2.7乳化和破乳的应用,在石油采收的过程中，为了提高采收

28、率，油田都要采用二次、三次采油技术。各种化学驱油剂的使用，使采出液的成分变得越来越复杂，从油层中采出的不仅仅是地层中的原油，而且是较为复杂的乳状液。由于很多化学驱油剂中都含有表面活性剂，因而使乳状液体系很稳定，成分也很复杂。在许多油田，采出液已不是单一的wo型乳状液，而是wo和OW两种乳状液共存的多重乳液，而且0W乳状液的比例越来越高。另外，现在大多数原油中都含水，水中又溶有盐分和其他杂质，会加大输送管线及设备的负荷，对输油管线、油罐及其他设备也会造成腐蚀。如原油中水分不能脱除，污水中含油较多，也会造成环境污染。另外，石油的精炼前都需要将乳状液破乳，将原油从水中分离出来。综合以上原因，在石油开

29、采过程中乳状液破乳是十分必要的。,3.2.7乳化和破乳的应用,1.基本概念 润湿：固体表面上的气体（或液体）被液体(或另一种液体)取代的现象。,包括：沾湿、浸湿、铺展三种类型。,3.3表面活性剂的润湿功能,沾湿 沾湿过程就是当液体与固体接触后，将液气和固气界面变为固液界面的过程。,大气中的露珠附着在植物的叶子上，雨滴粘附在塑料雨衣上等，均是粘湿过程。,沾湿现象发生的条件为 SG-Sl+LG0,3.3.1润湿功能,浸湿 浸湿是指固体浸入液体中的过程，其实质是固气界面被固液界面所代替。,3.3.1润湿功能,铺展 铺展过程是固气界面被固-液界面代替的过程,3.3.1润湿功能,2接触角与扬氏方程,一.

30、 表面活性剂的润湿功能,（1）接触角：达平衡时，在气，液，固三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面的夹角称为接触角。(图中角 ),3.3.1润湿功能,=0或不存在铺展 浸湿 沾湿 完全不润湿,根据接触角的大小判断润湿情况,接触角越小，液体的润湿性越好!,3.3.1润湿功能,表面活性剂的润湿作用主要表现在两方面 （1）在固体表面发生定向吸附 （2）提高液体的润湿能力,3.3.2 表面活性剂的润湿作用,(1) 提高液体的润湿能力（在水中加入表面活性剂降低表面张力，使水在固体发生铺展）-润湿剂 (2)改变固体表面的润湿性质（极性基团吸附在固体表面，非极性基团朝向气体形成定向排列吸附层，反润

31、湿作用）-防水剂,3.3.2 表面活性剂的润湿作用,作为润湿剂的表面活性剂在结构和性质上应当满足以下要求。 （1）分子结构如前面表面活性剂分子结构与性能的关系一节中所述，一种好的润湿剂碳氢链中应具有分支结构，且亲水基位于长碳链的中部。 （2）润湿剂不仅应具有较高的表面活性，还应当拥有良好的扩散和渗透性，能迅速的渗入固体颗粒的缝隙间或孔性固体的内表面并发生吸附。,3.3.3润湿剂,目前，作为润湿剂的主要是阴离子和非离子型表面活性剂。 （1）阴离子型润湿剂 1磺酸盐型：烷基苯磺酸盐、烯烃磺酸盐、琥珀酸酯磺酸盐、高级脂肪酰胺磺酸盐、烷基萘磺酸盐。 2刘酸酯盐 3羧酸盐 4磷酸酯 （2）非离子型润湿剂

32、 1烷基酚聚氧乙烯醚 2脂肪醇聚氧乙烯醚 3失水山梨醇聚氧乙烯醚单硬脂酸酯 4聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物,3.3.3润湿剂,（1）矿物的泡沫浮选 （2）金属的防锈与缓蚀 （3）织物的防水防油处理 （4）在农药中的应用,3.3.4 表面活性剂在润湿方面的应用,3.4 起泡和消泡作用,四.表面活性剂的起泡与消泡作用,1.基本概念 泡沫是指气体分散在液体中的分散体系。,泡 沫 的 存在,泡沫中的气泡被一层极薄的液膜隔开形成多面体，在气泡交界处形成了Plateau边界，根据Laplace公式 P=2/r 液体内部与外部的压力差P（附加压力）与液膜的曲率半径r成反比，与液体的表面张力成正比。,于压力差的

33、不同，导致部分气泡膜变薄，最终致使泡沫破裂，这是泡沫破坏的一个重要原因；液体受重力的影响会产生向下的排液现象，液膜厚度随之下降，遇外界扰动时容易破坏，但重力排液仅在液膜较厚时起主要作用；气泡内气体的扩散是导致泡沫破坏的另一个原因，小气泡会通过液膜向大泡里排气，使小泡变小以至消失，大泡变大同时会使液膜变得更加薄，最后破裂；此外，液面上的气泡也会因泡内压力比大气压大而通过液膜直接向大气排气，最后气泡破灭,泡沫是气体分散在液体内的粗分散体系，其内部存在着巨大的气液界面，界面能很高，是热力学不稳定体系。影响泡沫稳定性的主要因素有液体的表面张力、界面膜的性质、表面张力的修复作用、表面电荷、泡内气体的扩散

34、以及添加的表面活性剂的结构等。,发泡作用：能使气泡稳定存在的作用。用以发泡的表面活性剂叫发泡剂或起泡剂。 稳泡剂：在作为起泡剂的表面活性剂中加入少量极性有机物可提高液膜的表面粘度，增加泡沫的稳定性，以期延长泡沫寿命，该类物质称为稳泡剂。,表面活性剂在形成泡沫过程中的作用,3.4.3 表面活性剂的消泡作用,在有些场合下，泡沫的存在是有害的，因此研究泡沫的抑制和消除方法是十分必要的。 采用抑泡剂防止泡沫的产生的方法叫做抑泡法。带短聚氧乙烯链的非离子表面活性剂和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物具有较好的抑泡性能，是常用的抑泡剂。,1）泡沫的消除机理 1使液膜局部表面张力下降 2破坏界面膜弹性使液膜失去自修

35、复作用 3降低液膜黏度 4固体颗粒的消泡作用,2）消泡剂 1天然油脂和矿物质 2固体颗粒 3合成表面活性剂,.4.4 起泡与消泡的应用 1）起泡作用在泡沫灭火中的应用 2）起泡作用在原油开采中的应用 3）消泡作用在发酵工业中的应用 4）消泡作用在轻工业中的应用,3.应用：矿物的浮选,矿物浮选是借助气泡浮力来浮游矿石的一种物质分离和选矿物技术，常称为固-固分离浮选。 浮选剂是由捕集剂、起泡剂、PH调节剂、抑制剂和活化剂等成分按需要适当地配制而成。 捕集剂是将亲水的矿物表面变为疏水的表面，以利于矿物易粘附于气泡上的药剂。 起泡剂是为了使有用矿物有效地富集在空气与水的界面上，必须加入起泡剂造成大量的

36、界面，产生大量的泡沫。,方铅矿浮选原理示意图,矿物附选示意图,浮 选 设 备,3.5 洗涤和去污作用,1.基本定义 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。 洗涤的过程可表示为： 物体表面污垢+洗涤剂+介质物体表面洗涤剂介质+污垢洗涤剂介质,洗涤剂在洗涤过程中的作用: A 降低水的表面张力，改善水对洗涤物表面的润湿性，从而除去固体表面的污垢。 B 是对油污的分散和悬浮作用，也就是使已经从固体表面脱落的污垢能很好的分散和悬浮在洗涤介质中，不再沉积在固体表面。,污垢的分类：液体污垢和固体污垢，混合污垢。 液体污垢主要包括一般的动植物油以及原油、燃料油、煤焦油等矿物油， 固

37、体污垢主要包括尘土、泥、灰、铁锈和炭黑等。 液体污垢和固体污垢同时出现，形成混合污垢。 不同污垢在物理和化学性质上存在较大差异，自物体表面去除的机理也不同。,肥皂去污原理示意图,3.5.1 液体污垢的去除,液体油污的去除主要是依靠洗涤液对固体表面的优先润湿，通过油污的“卷缩”机理实现的。将物品置于洗涤液后，油污由处于固、油、气三相界面变为处于固、油、水三相的界面上，其表面张力由原来的SG、OG和SO变为SW、OW和SO。根据杨氏方程，在水介质中存在如下关系式： SO-SW=OWcosW 在洗涤剂的作用下，SW和OW均降低，而SO不发生变化，为使杨氏方程保持平衡，cosW必然减小，于是铺展的油污

38、逐渐发生“卷缩”。液体污垢的去除程度与油污在固体表面的接触角有关。,固体污垢与固体表面的黏附强度受多种因素的影响，例如，随接触时间的延长和空气湿度的增大而增强，处于水中的洗涤物品，其表面与固体污垢的黏附力比在空气中小得多。 固体污垢的去除主要是由于表面活性剂在固体污垢及待洗物体表面的吸附，其过程可用兰格（Lange）的分段去污过程来表示。,3.5.3 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,表面活性剂是洗涤剂的主要活性物成分，用于合成洗涤剂的表面活性剂主要有三大类：

39、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。 从洗涤剂的形态上分，主要有粉状和液状洗涤剂两类。根据用途的不同，粉状洗涤剂又可以分为民用洗涤剂和工业洗涤剂两类；常用液体洗涤剂可分为重垢液体洗涤剂、轻垢液体洗涤剂、餐具洗涤剂和洗发香波。,洗涤小常识,1、棉织物 棉织物的耐碱性强，不耐酸，抗高温性好，可用各种肥皂或洗涤剂洗涤。洗涤前，可放在水中浸泡几分钟，但不宜过久，以免颜色受到破坏。贴身内衣不可用热水浸泡，以免使汗渍中的蛋白质凝固而粘附在服装上，且会出现黄色汗斑。 用洗涤剂洗涤时，最佳水温为4050。漂洗时，可掌握“少量多次”的办法，即每次清水冲洗不一定用许多水；但要多洗几次。每次冲洗完后

40、应拧干，再进行第二次冲洗，以提高洗涤效率。 应在通风明亮处晾晒衣服，以免在日光下曝晒，使有色织物褪色。,洗涤小常识,2、麻纤维织物 麻纤维刚硬，抱合力差，洗涤时要比棉织物轻些，切忌使用硬刷和用力揉搓，以免布面起毛。洗后不可用力拧绞，有色织物不要用热水烫泡，不宜在阳光下曝晒，以免褪色。 3、丝绸织物 洗前，先在水中浸泡10min左右，浸泡时间不宜过长。忌用碱水洗，可选用中性肥皂或皂片、中性洗涤剂。浴液以微温或室温为好。洗涤完毕，轻轻压挤水份，切忌拧绞。 应在阴凉通风处晾干，不宜在阳光下曝晒，更不宜烘干。,洗涤小常识,4、羊毛织物 羊毛不耐碱，故要用中性洗涤剂或皂片进行洗涤。羊毛织物在30以上的水

41、溶液中要收缩变形，故洗涤浴温度不宜超过40。通常用室温（25）水配制洗涤剂水溶液。洗涤时切忌用搓板搓洗，即使用洗衣机洗涤，应该轻洗，洗涤时间也不宜过长，以防止缩绒。 洗涤后不要拧绞，用手挤压除去水分，然后沥干。用洗衣机脱水时以半分钟为宜。应在阴凉通风处晾晒，不要在强日光下曝晒，以防止织物失去光泽和弹性以及引起强力的下降。,洗涤小常识,5、粘胶纤维织物 粘胶纤维缩水率大，湿强度低，水洗时要随洗随浸，不可长时间浸泡。粘胶纤维织物遇水会发硬，洗涤时要轻洗，以免起毛或裂口。用中性洗涤剂或低碱洗涤剂。洗涤液温度不能超过45。洗后，把衣服叠起来，大把地挤掉水份，切忌拧绞。洗后忌曝晒，应在阴凉或通风处晾晒。 6、涤纶织物 先用冷水浸泡15min，然后用一般合成洗涤剂洗涤，洗液温度不宜超过45。领口、袖口较脏处可用毛刷刷洗。洗后，漂洗净，可轻拧绞，置阴凉通风处