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1、2.20时水的表面张力为72.8mN/m，汞的表面张力为484mN/m，而汞水的界面张力为375mN/m，请判断：（1）水能否在汞的表面上铺展开？（2）汞能否在水的表面上铺展开？解：（1）SLS=SG-SL-LG=484-375-72.8=36.20 水能在汞的表面上铺展。（2）SLS=SG-SL-LG=72.8-375-484=-786.213透明液体表5-9 HLB值范围与其在水中分散性能5.2.2相转型温度（PIT)vHLB的三个缺点：（1）它没有考虑到油相与水相本身的性能；（2）它没有考虑表面活性剂浓度的影响（3）它没有考虑到温度及各相体积的影响相转型温度(Phase Inversio
2、n Temperature)v非离子型表面活性剂乳状液随着温度升高,从原来O/W型转变为W/O型的温度,称为相转型温度(PIT),也叫做亲水-亲油平衡温度(HLB温度).vPIT的测定可用电导法.v越容易溶解非离子表面活性剂的油，其PIT值越低;vPIT随油相性质而改变，油相极性越小，PIT越高。vPIT与HLB的关系近乎直线，可解释HLB值大，其亲水性强,其PIT越高.v固定表面活性剂浓度,增大油/水比例,PIT增大.v固定表面活性剂与油相比例,即使增大油/水比,PIT不再变化.5.2.3 临界胶束浓度v少量活性剂的加入可使水的表面张力迅速下降，但到某一浓度后，水溶液的表面张力几乎不变。这个
3、表面张力转折点的浓度称为临界胶束浓度（CMC)。在临界胶束浓度下表面活性剂分子在水的表面形成了单分子膜。继续增加浓度，表面活性剂分子在水中形成的胶束增多，表面性能并不改变。v不仅表面张力,表面活性剂乳液的其他性能在cmc范围均发生突变,如图5-6：图5-6 表面活性剂物理性质随浓度变化图影响CMC的因素:v亲油因素使CMC下降；v亲水因素使CMC增加v(1)疏水基的影响 在C8C16范围,表面活性剂疏水基烃链长度增加会导致CMC下降。v表面活性剂的烃链上如果有支链，则有分支的表面活性剂的CMC值比同碳原子数的直链化合物高得多。v烃链中有C=C键时,比同条件下的C-C的CMC大34倍;v烃链中引
4、入极性基，CMC增大.图图5-7烃链中碳原子数烃链中碳原子数m与与CMC的关系的关系logCMC=A-Bm（2）亲水基的影响v水溶液中，离子表面活性剂比同烃链的非离子表面活性剂的CMC值高得多。v极性基位置从末端移到中间,CMC增大;v亲水键增多,CMC增大;v聚氧乙烯基数增多,CMC增大:LogCMC=A+nB (5-8)（3）温度影响 开始时CMC随温度升高而下降，中间经过一最小值，然后随温度升高而增大。图5-8 温度对十二烷基硫酸钠（1）及C10H21(C2H4O)3H(2)的CMC影响（4）其它因素影响 在水溶液中添加电解质会导致CMC下降。电解质对离子型影响较大，两性次之，对非离子型
5、影响较小。少量有机物的加入会导致CMC很大的变化图图5-9脂肪醇对脂肪醇对C11H23COOK水溶液水溶液CMC的影响的影响5.2.4 表面活性剂的溶解度表面活性剂的溶解度v5.2.4.1 Krafft温度 离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的特点是在足够低的温度下，溶解度随温度升高而慢慢增大，当温度达到某一定值后，溶解度会突然增大。这种现象称为Krafft现象。溶解度开始突然增大的温度叫Krafft温度,也叫K.P点.图5-10 离子型表面活性剂的溶解度曲线及K.P点 一般地，在同系物中，烃链越长，K.P点越高，CMC值越小，在同一温度下的溶解度越高。（见图5-11）图图5-11 烷基硫酸钠
6、烃链长度与烷基硫酸钠烃链长度与K.P点之间的关系点之间的关系2.2.4.2 浊浊 点点v非离子型表面活性剂溶液的溶解度随温度升高而下降，当温度升到一定值时，溶液突然变成混浊，此时的温度成为浊点，即C.P值。图5-12 聚氧乙烯链中氧与水分子形成的氢键当温度上升时，氢键被削弱，升到一定温度，氢键断裂，表面活性剂从溶液中析出，使溶液突然变浊。图图5-13 聚氧乙烯型非离子表面活性剂聚氧乙烯型非离子表面活性剂对具有相同极性剂的同系物，烃链较短者具有较高的浊点；如果烃链长度相同，则浊点随氧乙烯基团数n的增高而升高。5.2.6 胶束的结构、形状和大小胶束的结构、形状和大小 5.2.6.1 胶束的结构胶束
7、的结构 图图5-16 水溶液中聚氧乙烯非离子型胶束结构示意图水溶液中聚氧乙烯非离子型胶束结构示意图图图5-17表面活性剂溶液中形成的胶团结构表面活性剂溶液中形成的胶团结构5.2.6.2 胶束的形状Figure 5-18 Diagrammatic representation of the mechanism of action of PHMB directed against a bacterial cytoplasmic membrane.5.2.6.3 胶束的大小胶束的大小 n=Mn/M0 (5-14)n 为胶束的平均聚集数,Mn为胶束的表观分子量，M0为表面活性剂的分子量.影响胶束分子量
8、的因素:（1）表面活性剂分子结构的影响（2）电解质的影响（3）有机添加剂的影响（4）温度的影响v在水溶液中，表面活性剂与溶剂的不相似性越大，则形成胶束的聚集数也越大。v在水溶液中，若表面活性剂的烃链增长，即碳原子数增加，则表面活性剂分子与溶剂水分子的不相似性增大，胶团的聚集数n增大，特别是非离子表面活性剂，n的增加趋势更大。表5-14揭示了这种变化规律。v对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，在相同烃链长度下，聚氧乙烯链增长，对溶剂水的亲和性增大，聚集数n减小。表5-14 25下烷基硫酸钠的聚集数 n 表面活性剂 聚集数n 表面活性剂 聚集数nC6H13SO4Na 17 C11H23SO4Na 52C
9、7H15SO4Na 22 C12H25SO4Na 64C8H17SO4Na 27 C14H27SO4Na 80C9H19SO4Na 33 C16H33SO4Na 100C10H21SO4Na 41 影响胶束分子量的因素:（1）表面活性剂分子结构的影响（2）电解质的影响（3）有机添加剂的影响（4）温度的影响v加入电解质到离子型表面活性剂溶液中会使胶团的聚集数增加.v电解质对聚氧乙烯型非离子表面活性剂胶团聚集数的影响无一定规律，有时增加聚集数，有时减少聚集数，但总的来说影响不大。影响胶束分子量的因素:（1）表面活性剂分子结构的影响（2）电解质的影响（3）有机添加剂的影响（4）温度的影响有机添加剂的
10、影响：加入后使表面活性剂水溶液胶束聚集数增加 表515 有机添加剂对胶团大小的影响 表面活性剂 介 质 聚集数C10H21O(C2H4O)8CH3 水 83C10H21O(C2H4O)8CH3 水2.3%癸烷 90C10H21O(C2H4O)8CH3 水4.9%癸烷 105C10H21O(C2H4O)8CH3 水3.4%癸烷 89C10H21O(C2H4O)8CH3 水8.5%癸烷 109C10H21O(C2H4O)8CH3 水16.6%癸烷 351温度：30 影响胶束分子量的因素:（1）表面活性剂分子结构的影响（2）电解质的影响（3）有机添加剂的影响（4）温度的影响v离子型表面活性剂水溶液中，温度升高会导致胶束聚集数降低，但影响不太大。v非离子型表面活性剂，则温度升高，聚集数急剧增大，尤其在浊点附近。表表5-16温度对胶团量及聚集数的影响温度对胶团量及聚集数的影响 温 度/Mn104 聚集数n 10 1.6 32 25 2.55 52 38 7.10 144 43 18.4 372 注：C7H15COO(CH2CH2O)7.6CH3的分子量M0=492.4 计算：失水山梨醇单月桂酯（月桂酸为12C酸）的HLB值。解：亲水基=3*0.5+1.3+6.8=9.6 憎水基=12-1+6=17 17*0.475=8.075 HLB=7+9.6-8.075=8.53
第五章 表面活性剂（华东理工大学材料表界面课件）
