表面活性剂化学知识点

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1、word外表活性剂化学第一讲 外表活性剂概述1、降低外表力为正吸附，溶质在溶液外表的浓度大于其在溶液本体中的浓度，此溶质为外表活性物质。增加外表力为负吸附，溶质在溶液外表的浓度小于其在溶液本体中的浓度，此溶质为外表惰性物质。2、外表力g：作用于单位边界限上的这种力称为外表力，用g表示，单位是Nm-1。影响纯物质的的因素(1) 物质本身的性质极性液体比非极性液体大，固体比液体大(2) 与另一相物质有关。纯液体的外表力是指与饱和了其本身蒸汽的空气之间的界面力。(3)与温度有关：一般随温度升高而下降(4)受压力影响较小3、外表活性剂的分子结构特点“双亲结构亲油基：一般是由长链烃基构成，以碳氢基团为主

2、亲水基：一般为带电的离子基团和不带电的极性基团极性头818C 长链烷基等非极性基团疏水基的疏水性大小：脂肪烷基脂肪烯基脂肪烃-芳基芳基带有弱亲水基的烃基。一样的脂肪烃疏水性强弱顺序：烷烃环烷烃烯烃芳香烃。从HLB 值考虑，亲水基亲水性的大小排序： SO4Na、SO3Na、OPO3Na、COONa、OH、O4、离子外表活性剂一阴离子外表活性剂：起外表活性作用的局部是阴离子。1高级脂肪酸盐：通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸盐分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂) 性质：具有良好的乳化能力，易被酸与多价盐破坏，电解质使之盐析。 应用：具有一定的刺激性，只

3、供外用。2硫酸化物：通式：R-OSO3-M+分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；高级脂肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠) 。性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，主要用于外用软膏的乳化剂。有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。3磺酸化物：通式：RSO3-M+ 分类：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺酸钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂；烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛磺胆酸钠。性质：水溶性, 耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差, 不易水解。应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘

4、油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。二阳离子外表活性剂：起作用的是阳离子，亦称阳性皂。1结构：含有一个五价氮原子。2特点：水溶性大，在酸性和碱性溶液中较稳定具有良好的外表活性和杀菌作用3应用：杀菌；防腐；皮肤、粘膜手术器械的消毒。4常用药物：苯扎氯铵(洁尔灭)；苯扎溴铵 (新洁尔灭) 三两性离子外表活性剂l 分子结构上同时具有正负电荷基团的外表活性剂，随介质的pH可成阳或阴离子型。l 常用品种：卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱型两性离子型外表活性剂。 l 最大优点：适用于任何PH溶液，在等电点时也无沉淀。l 性质：碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力亦强；酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。

5、5、 非离子外表活性剂：在水溶液中不解离。1结构组成：亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。稳定性高，与其他类型外表活性剂相容性好，可混合使用亲水基团 (甘油、聚乙二醇、山梨醇)；亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；酯键、醚健 2性质：毒性，溶血作用较小，化学上不解离，不易受电解质，pH值的影响；能与大多数药物配伍，应用广泛外用、服、注射。6、亲水亲油平衡 对非离子型的外表活性剂，HLB的计算公式为：HLB值=亲水基质量亲水基质量+憎水基质量100/5例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0；聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。其余非离子型外表活性剂的HLB值介于0

6、20之间。根据需要，可根据HLB值选择适宜的外表活性剂。例如：HLB值在26之间，可作油包水型的乳化剂；810之间作润湿剂；1218之间作为水包油型乳化剂。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | |石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | | 聚乙二醇O/W乳化剂7、外表活性的表征胶团化能力： 临界胶团浓度(cmc) 浓度围，开始大量形成胶团cmc越小，越容易自聚外表力降低的量度(1)降低溶剂外表力至一定值时，所需外表活性剂的浓度：效率 (2)外表力降低所能达到的最大程度：能力8、外表活性剂的根本功能 外表活性剂在表界面上吸附，形成吸附膜一般

7、是单分子膜降低表界面X力，改变体系表界面的物理化学性质起泡、消泡、乳化、破乳、分散、絮凝、润湿、铺展、渗透、润滑、抗静电、杀菌等外表活性剂在溶液内部自聚形成多种类型的分子有序组合体增溶作用胶团催化、形成微乳状液、作为间隔化反响介质和微反响器、药物载体、洗涤等外表活性剂分子有序组合体质点大小或聚集分子层厚度接近纳米级可作为制备超细微粒的模板模板功能外表活性剂的特性9、外表活性剂的用途工业清洗工业助剂一阴离子型 水溶性的：疏水基是直链型的主要用作洗涤剂，清洁剂，憎水基是支链型的如此作为渗透剂，润湿剂与纤维印染助剂使用二阳离子型 抗静电剂，纤维的柔软剂，选矿中的捕获剂或是浮选剂，金属制品的缓蚀剂等，

8、也可用于防霉和杀菌三两性型 抗静电，纤维柔软，特种洗涤剂以与香波，化妆品等四非离子型 各种复配剂型外表活性剂的生产思考题l 外表活性剂的定义是什么？简述其分类方法。外表活性剂是这样一种物质，它活跃于外表和界面上，具有极高的降低表、界面力的能力和效率。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。溶入少量就能显著降低外表力的物质也称外表活性物质或外表活性剂。比拟传统的定义：具有两亲结构能明显降低水的外表力的有机化合物，称为外表活性剂如肥皂，液体洗涤剂中的活性成份：烷基苯磺酸钠，卵磷脂等外表活性剂的分类 按亲水基分类：外表活性剂离子型表活剂非离子型表活剂两性表活剂阴离子型表活剂

9、阳离子型表活剂混合型表活剂小极性头大极性头如RN+H2CH2COO-如RSO4-Na+如RN+(CH3)3X- RN+(CH3)2OH如RSOCH3如ROC2H4)nOH外表活性剂一般是以其亲水基团结构来分类的，其中注意的是两性型外表活剂是指分子带有两个亲水基团，一个带正电，一个带负电；混合型：RO- 为疏水基团,以烷基醇、烷基酚居多,也可以是烷基羟酸、烷基酰胺等; (-CH2CH2O-)n为聚氧乙烯链, 属非离子亲水基, n 为聚合加成数; -DM 为阴离子盐基, 属阴离子亲水基, D 主要为-SO3- 、-PO32- 等酸根离子,M 主要为Na+、K+等金属离子或乙醇胺类。16 / 16阴

10、离子外表活性剂RCOONa羧酸盐RSO3Na磺酸盐ROSO3Na硫酸盐ROP(O)(ONa)2磷酸盐两性外表活性剂：R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜碱型 | CH34、非离子外表活性剂1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(3)聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH，常用作起泡剂、增粘剂(4)多元醇型主要是失水山梨醇的脂肪酸酯与其聚氧乙烯加成物。Span类 与 Tween类外表活性剂即属此类。

11、具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以与生化实验。按疏水基分类碳氢外表活性剂 氟外表活性剂硅外表活性剂聚氧丙烯其他分类方法：A从应用功能出发B溶解特性C分子量大小D. 普通外表活性剂特种外表活性剂合成外表活性剂天然外表活性剂生物外表活性剂l 什么是界面？什么是外表？界面和外表有何联系？界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，假如其中一相为气体，这种界面通常称为外表。严格讲外表应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的外表。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。l 外表活性剂的结构特点是什么？见3第二讲 外表

12、活性剂作用原理1、胶束外表活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性局部会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。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。 胶束：外表活性剂分子三三两两聚集在一起、憎水基靠在一起，形成的小胶团。2、临界胶束浓度简称CMC外表活性剂形成胶束的最低浓度1定义：外表活性剂在水中随着浓度增大，外表上聚集的活性剂分子形成定向排列的严密单分子层，多余的分子在体相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。此时，外表活性剂分子在外表饱和，外表力降低到最低值

13、2） 影响CMC的因素外表活性剂的结构：主要包括外表活性剂的碳氢链链长C，CMC，碳氢链分支数目分支多，烃链间作用力，CMC、极性基位置极性基位于烃链中间，CMC、碳氢链中其它取代基烃链中有极性基团时，CMC、亲水基团CMC离子 CMC非离子外部条件：温度T，CMC非离子临界胶团浓度的影响因素 (1)外表活性剂类型：在疏水基一样的情况下，离子型外表活性剂的cmc比非离子型外表活性剂的大，大约要有1-2个数量级的差异。(2)疏水基碳氢链长度的影响：同类型的外表活性剂的临界胶团浓度随疏水基增大而降低。这是外表活性剂分子或离子间的疏水相互作用增强的结果。3碳氢链分支与极性基位置的影响：在具有同样组成

14、的各种外表活性剂分子异构体中，具有直碳氢链结构的临界胶团浓度最低。4碳氢链上其它取代基的影响：疏水基中有不饱和双键或者引入极性基-O-或-OH，临界胶团浓度增大。5疏水基化学组成的影响：当外表活性剂碳氢基团的氢被氟所取代时，其临界胶团浓度往往会降低很多。6亲水基团的影响：拥有有机反离子的外表活性剂比拥有普通无机反离子的外表活性剂的临界胶团浓度要低。3、单一外表活性剂的HLB值计算例1 聚氧乙烯醚类和多元醇类非离子外表活性剂例1 求壬基酚聚氧乙烯醚 的HLB值。壬基酚聚氧乙烯醚的相对分子量为616解：亲水基团的相对分子量MH：MH1414169396故：HLBMH/M(396/616)2多元醇脂

15、肪酸酯类非离子外表活性剂式中S为多元醇酯的皂化值；A为原料脂肪酸的酸值-皂化值S表征了外表活性剂相对分子质量的大小(1克油脂完全皂化时所需要的氢氧化钾的毫克数)。-酸值A代表亲油基的大小(中和1克油中的酸性物质所需氢氧化钾的毫克数为酸值。) 酸值过大，说明油品氧化变质严重所以S/A是亲油基质量在外表活性剂质量中所占百分数；1S/A代表亲水基质量在外表活性剂质量中所占百分数例2， 硬脂酸单甘酯 的酸值A测得为198，皂化值为161，所以其3通用的外表活性剂HLB值经验计算式 基团数法该式的意义:在求SAA的HLB值时，可以把SAA的分子分为一些基团，每一个基团对HLB的贡献称为基团数，HLB是各

16、基团贡献之和。例3：太古油的分子式为 求其HLB值解：亲水基：一个 基团数为111；一个COOH、基团数为12.1；一个O、基团数为1亲油基：13个CH2、基团数为130.475；3个 、基团数为30.475；一个CH3为10.475 亲油基团数之和为13310.4758.太古油的HLB值应为：HLB714.48.=13.3 4、 不同HLB值的SAA用途增溶剂：1518 去污剂：1316 O/W乳化剂：816 润湿剂：79 W/O乳化剂：38 消泡剂：136、润湿作用润湿是指在固体外表上一种液体取代另一种与之不相混溶的流体的过程。润湿过程可分为三类：沾湿 浸湿 铺展1沾湿：液体与固体由不接触

17、到接触，变液气界面和固气界面为固液界面的过程Wa = lg +sg sl = -GWa: 粘附功 0 自发2浸湿：固体浸入液体的过程。洗衣时泡衣服固气界面为固液界面替代, 液体外表并无变化。-G = sg - sl = WiWi: 浸润功 0 是浸湿过程能否自动进展的依据3铺展：以固液界面取代固气界面同时，液体外表扩展的过程。铺展系数S = sg -(lg + sl) = -G 0 时液体可以在固体外表上自动展开，连续地从固体外表上取代气体。又可写成：S = Wi-lg ，如此：假如要铺展系数大于0，如此Wi必须大于lg。lg是液体外表力，表征液体收缩外表的能力。与之相应，Wi如此表现了固体与

18、液体间粘附的能力。因此，又称之为黏附力。用符号A表示。 A= Wi=sg sl三种润湿过程自发进展的条件都可用黏附力来表示。Wa = A + lg 0 ；Wi = A 0；S = A - lg 0 |S|Wi|Wa|因此，但凡能够自行铺展的体系，其它润湿过程皆能自发进展。反之如此不然。小结：1无论哪一种润湿都是界面现象，其过程实质都是界面性质与界面能量的变化2比照三者发生的条件沾湿： Wa = lg +sg - sl 0浸湿：sg - sl 0铺展： S = sg -(lg + sl) 03固气和固液界面能对体系的三种润湿作用的贡献是一致的。7、接触角与氏方程完全润湿：将液体滴在固体外表上，此

19、液体在固体外表可铺展形成一薄层。局部润湿：将液体滴在固体外表上，此液体在固体外表以一小液滴的形式停留于固体外表。假如在固、液、气三相交界处，作气-液界面的切线，自此切线经过液体部到达固-液交界限之间的夹角，被称之为接触角(contactangle)，以表示之。90固体是疏液的。Yangs 方程： sg - sl lgcos也称为润湿方程。Wa = lg(cos + 1) 0 沾湿；A = Wi = lgcos 0 90浸湿S = lg(cos -1) = 0 = 0铺展；Wa = lg(cos + 1) 0 沾湿A = Wi = lgcos 0 90浸湿；S = lg(cos -1) = 0

20、= 0铺展习惯上将 =90 定义润湿与否的标准。 90为不润湿， 90为润湿。m-1，试通过计算说明1水能否在苯的外表上哪个铺展开？2苯能否在水的外表上铺展开？S = sg -(lg + sl)1S=0.0289-0.0728+0.0350=-0.07890说明苯能在水的外表上铺展开。或用接触角来判断： sg - sl lgcos1cos= (g-C6H6- H2O-C6H6)/ g-H2O 90为不铺展， R。前进角和后退角的差异是样品制备不当和测量技术不佳的结果。前进角一般反映与液体亲合力较弱的那局部固体外表的润湿性，因此，A较大COS小，而后退角反映与液体亲合力较强的那局部固体外表的性质

21、，因此，R较小。值表示外表粗糙的程度，值越大，a-R越大，接触角滞后越严重。当90外表粗化将使，当90，外表粗化将使接触角变大，润湿性变差。对于具有润湿性的体系，外表粗化对体系润湿性起促进作用。而对于不能相互润湿的体系，外表粗化如此使体系更不润湿。10影响润湿作用的因素 1)温度温度升高时，短链外表活性剂的润湿性能不如长链的好。低温时，长链的不如短链的好。对于聚环氧乙烷类非离子外表活性剂，温度接近浊点时，润湿性能最优。2)浓度在低于外表活性剂的cmc情况下，润湿时间的对数与浓度的对数呈线性关系。浓度提高，润湿性能好，当浓度高于cmc时，不再呈线性关系作为润湿剂使用的外表活性剂浓度不宜过高，一般

22、略高于cmc即可。3)分子结构疏水基直链烷基外表活性剂：直链碳原子数在812时表现出最优的润湿性能;碳原子数为1216时具有较好的胶体性能，仅润湿性能下降。HLB值在715围其润湿性能最好。带有支链的烷基苯磺酸钠的润湿力较直链烷基苯磺酸钠为佳，其中以2-丁基辛基最为有效。苯环位于烷基链的中央者，润湿力最优.磷酸酯盐中以烷基为双辛基的润湿性能最好。亲水基 亲水基在分子中间者的润湿性能比在末端的好。非离子聚氧乙烯类外表活性剂的EO数：R一般以C7C11的润湿性最好，C12以上润湿性下降。l EO1012时，润湿性最好；l EO12时，润湿性急剧下降；l EO数较低时，润湿性也差。同系物中，润湿性随

23、碳链增加而增加都有一个最高值。具有支链烷基的较直链烷基的润湿性好。离子型外表活性剂中亲水基在分子链中央者，润湿性最高，越向分子链末端靠近，其润混性越差。引入第二个亲水基后，润湿性将降低，酯化或酰胺化后将获改善。非离子型聚氧乙烯类外表活性剂中，润湿性也随氧乙烯数之增加而增加但也有一个极限值。HLB值低适用于乳化剂，而HLB值高如此适用于洗涤剂。4固体的润湿性质c是表征固体外表润湿性的经验参数，对某一固体而言，c越小，说明能在此固体外表上铺展的液体便越少，其可润湿状越差即外表能较低。体的润湿性与极性有关，极性化合物的可润湿性明显优于 相应的完全非极性的化合物高分子固体的可润湿性与其元素组成有关，在

24、碳氢链中氢被其他原子取代后，其润湿性能将明显改变，杂原子使其润湿能力增加的顺序如下：FHClBrION。同一原子取代越多如此效果愈明显。附有两亲分子单层的高能外表显示出低能外表的性质。当低能外表的c小于液体的lg值时，这些液体便不能在自身的吸附膜上铺展，这种现象叫做自憎现象。5 外表活性剂对润湿性的影响可利用外表活性剂以改变体系润湿性质，这主要是从改变液体的外表力入手。通过外表活性剂在界面上的吸附而使液体外表力下降到能在固体外表上铺展。1) 润湿剂cmc和cmc值最低的外表活性剂应是最有效的润湿剂。2) 固体外表改性剂外表活性剂也可通过物理吸附或化学吸附以改变固体外表的组成和结构，使高能外表变

25、为低能外表，而降低润湿性。假如外表活性剂的亲水基在固体外表产生化学吸附，而使憎水基朝外，如此这亦有利于降低固体的外表能而使其润湿性降低，举例甲基氯硅烷与固体外表上的羟基作用，释出氯化氢，形成化学键Si-O键，普通的棉布因纤维中有醇羟基团而呈亲水性，所以很易被水沾湿，不能防雨，假如采用季胺盐类活性剂与氟氢化合物混合处理后，外表活性剂的极性基与纤维的醇羟基结合而憎水基朝向空气，从而使棉布外表从润湿变为不润湿，由此方法可做成雨衣或防水布。以上讨论的是极性固体的外表改性。假如为非极性固体外表，假如通过外表活性剂的吸附形成亲水基向外的吸附层如此可使憎水外表变为亲水外表，即使其润湿性提高，6固体粒子在界面

26、上的位置与浮选11、阳离子外表活性剂通常不能作为润湿剂使用。原因：它极易吸附在通常带负电的固体外表上，使带正电荷的亲水基指向固体，而憎水基指向溶液反而增大固面的憎水性，高能外表变成了低能外表，反而不易被水润湿降低了水对其润湿性能。 12、作为润湿剂分子的结构特点亲油基链不宜太长，且带有支链；亲水链在亲油链地中间；亲油基链上最好带有多个亲水基；亲水基与溶剂的作用不宜太强。 由于润湿取决于在动态条件下外表力降低的能力，因此润湿剂不仅应具有良好的外表活性，而且既要能降低外表力又要能扩散性好，能很快吸附在新的外表上。13、润湿方面的应用：矿物的泡沫浮选；金属的防锈、缓蚀；织物的防水、防油处理；农药中的

27、应用。14、降低润湿作用：原理是用外表活性物质的极性局部选择性吸附，非极性局部向外呈憎水性。例：一次性抽血器、防水整理剂。增加润湿作用：农药喷洒15、外表活性剂的起泡和稳定作用泡沫是气体分散在液体中的分散体系。气体是分散相，液体是分散介质。泡沫是一种热力学不稳定体系，泡沫的稳定性主要取决于排液快慢和液膜的强度，影响泡沫稳定性的主要因素，就是影响液膜厚度和外表膜强度的因素。泡沫的稳定性与那些条件相关呢？1外表力 降低局部外表力，外表力低易于产生泡沫但不能保持泡沫有较好的稳定性。 2界面膜的性质 破坏界面膜的弹性使其失去自动修复作用3外表力的修复作用 降低膜黏度4外表电荷 固体颗粒5泡气体的扩散总

28、之：液膜的强度最重要。能形成稳定泡沫的液体，必须有两个或两个以上组分。起泡剂只在一定条件下搅拌、鼓气等具有良好的起泡能力，但生成的泡沫不一定持久。为了提高泡沫的持久性，会参加增加泡沫稳定性的外表活性剂，称为稳泡剂。16、消泡剂是指能够破除已经存在的泡沫的物质。抑泡剂是指能够阻止泡沫的产生的物质。天然油脂、矿物油 固体颗粒 合成外表活性剂1 降低局部外表力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 固体颗粒无论是消泡剂或是抑泡剂，都是易于在溶液外表铺展的液体。17、起泡和消泡的应用：起泡作用在灭火中的应用；起泡作用在原油开采中的应用。18、乳状液定义：将一种或一种以上的液体以液珠的

29、形式均匀分散到另一种与之不相溶的液体之中所形成的分散体系。形成条件： 必须有互不相溶的两相； 必须有乳化剂的存在； 必须有适当的搅拌条件。 乳状液分类：例：油包水W/O型 奶油 ；水包油O/W型 乳；多重型W/O/W型 冰淇淋乳状液的特点：多相体系，相界面积大，外表自由能高，热力学不稳定系统。乳化剂的作用：外表活性剂；降低界面力；在分散相外表形成保护膜19、乳状液类型的鉴别：稀释法： 水包油型乳状液能与水混溶；油包水型乳状液能与油混溶。电导法： 利用水和油的电导率相差很大的原理。水包油型乳状液电导率大，可使电路中串联的氖灯发光。 染色法：参加“苏丹III：“苏丹III为油溶性染料。在乳状液参加

30、少量“苏丹III染料，油包水乳状液整体呈红色；水包油乳状液，染料保持原状。参加亚甲基蓝：亚甲基蓝为水溶性。在乳状液参加少量亚甲基蓝染料，水包油乳状液整体呈蓝色；油包水乳状液染料保持原状。20、影响乳状液稳定性的因素：外表力；界面膜的性质；界面电荷；乳状液分散介质的黏度；固体粉末的参加。界面膜的强度和严密程度是决定乳状液稳定性的重要因素。因此要注意两方面： 使用足量的乳化剂保证有足够的乳化剂分子能够吸附于油水界面上，形成高强度的界面膜。 选择适宜分子结构的乳化剂。21、影响乳状液类型的因素：主要取决于乳化剂的类型1HLB值外表活性剂的HLB值可决定形成乳状液的类型： HLB 26: 形成W/O型

31、乳状液； HLB 1218:形成O/W型乳状液。可根据HLB值选择乳化剂：HLB，亲油性， 8 亲水。2相体积理论 W/O型 W/O或O/W型 O/W型 0% 25.98% 74.02% 100%3定向楔理论 可以通过测定乳化剂的亲油基和亲水基的截面积，然后用A极 /A非极来判断。 规如此：当A极A非极时，形成O/W型乳状液；当A极A非极时，形成W/O型乳状液。 4 溶解度规如此：当外表活性剂在某一相中的溶解度较大时，该相通常是连续相外相。习惯上用分配常数k来衡量乳化剂分子在油水两相中的溶解度。分配系数比拟大时，容易得到O/W型乳状液，分配系数越大，O/W型乳状液越稳定。分配系数比拟小时，如此

32、为W/O型乳状液，分配系数越小， W/O型乳状液越稳定。 5容器器壁的影响如果容器外表是亲水的，如此水为连续相，不易被分解，形成O/W型乳状液；如果容器外表是亲油的，如此油为连续相，不易被分解，形成W/O型乳状液；6固体粉末为乳化剂固体粒子的大局部应处在分散介质中。故易被水润湿的粘土、A12O3微粒，易成OW型；易被油润湿的炭黑、石墨粉易成WO型7界面力差理论一个界面膜必有两个面，故有两个g。 g较大的相易成为分散相。因这样可减少该面的面积，结果是在g高这边的液体就成了相分散相22、乳状液稳定性的测定方法测定破乳时间：通过测定一定温度下乳状液的分层时间；高速离心沉降法：测定乳状液析出的油或水量

33、；测定电位：对于O/W型乳状液，当电位越大，说明乳状液越稳定； 测定电稳定性：破乳电压越高，说明乳状液越稳定。 23、乳化剂是能够帮助乳状液形成和保持稳定的物质。乳化剂主要是合成的外表活性剂、天然高分子物质和固体粉末。乳化剂分为：阴离子、阳离子、两性和非离子四类。24、乳状液的分层、变型和破乳是乳状液不稳定性的三种表现方式分层：一种乳状液变成了两种乳状液，一层中分散相比原来的多，另一层中相反。分层过程中，界面膜未破坏，故分层并未破乳，但分层最终将导致破乳。影响分层的因素：二相密度差越小越不易分层； 液滴半径 越小越不易分层；液体的粘度越大越不易分层变型：O/W型变成了W/O型或相反的过程。破乳

34、：使乳状液破坏的过程称为破乳或去乳化。乳状液稳定存在的主要原因是乳化剂的存在，所以，要破乳就要消除或削弱乳化剂的保护能力。常用的破乳方法有：温度变化；添加无机盐；电破乳；外表活性剂破乳普通乳状液微乳液胶团溶液外观不透明透明或半透明一般透明质点大小m，一般为多分散体系m，一般为单分散体系m质点形状一般为球状球状稀溶液中为球状,溶液中可呈各种形状热力学稳定性不稳定，易于分层稳定稳定外表活性剂用量少，一般不用多，一般加助剂浓度大于cmc即可与油、水混溶性O/W与水混溶 ，W/O与油混溶与油、水在一定围可混溶能增溶油或水直至饱和第三讲 固体外表的吸附1、 固体外表特性：外表分子原子活动性差；固体表妹的

35、粗糙性和不完整性；固体外表不均匀；固体外表能；固体性质与历史有关造成外表自由能数值不同固体外表的气体或液体的浓度高于其本体浓度的现象，称为固体的外表吸附。2、吸附定义一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附。物质从流体相浓缩到固体外表 吸附剂：具有吸附能力的固体物质。大的比外表好的化学稳定性不与吸附质发生反响 良好的热稳定性和机械强度吸附质：被吸附的物质。(2) 吸附平衡平衡时 : ra = rdra :吸附速度rd :解吸速度(3) 吸附量单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。体积要换算成标准状况 单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。3、典型的吸附过程包括四个步骤待别离的料液通入吸附剂吸附质被

36、吸附在吸附剂外表料液流出吸附质解吸吸附剂再生待别离的料液通入吸附剂4、吸附的分类(1)物理吸附：溶质与吸附剂之间由于德华力而产生的吸附。定向力、诱导力、色散力、氢键力(2)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反响，形成结实的吸附化学键和外表络合物。(3)交换吸附：溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂外表的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。5、 吸附特点1 物理吸附: 放热小，可逆，单分子层或多分子层，选择性差2 化学吸附: 放热量大，单分子层，选择性强3 交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等量的离子到溶液中物理吸附与化学吸附的比拟如右图6、几种常用的吸附剂常用的吸附剂有极性的和非极

37、性的两种。按其化学结构可分为有机吸附剂、无机吸附剂有机吸附剂有活性炭、球性炭化树脂、聚酰胺、纤维素、大孔树脂等；无机吸附剂有硅胶、活性氧化铝 Al2O3nH2O、硅藻土、分子筛等。例：活性炭吸附非极性有机物；硅胶吸附大极性有机物；活性氧化铝极性强，对水有很强的亲和作用。7、吸附剂的选择相似互溶：非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质；高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质；中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力；孔径与比外表孔径6倍于分子直径吸附法提取的生化物质大多是弱极性或非极性，一般选非极性或中等极性。无机盐的影响：无机盐存在，对吸附不仅无干扰，还有促进作用盐析。吸附pH：如果吸附剂和分子都

38、不表现酸碱性，那吸附与pH无关。 如果吸附剂和分子之一表现酸碱性，如此吸附与pH有关。具体关系与吸附剂和分子的酸碱性关系而定。弱酸物质：pHpK 呈分子状态 中性物质：pH无影响不会电离8、影响吸附的因素一吸附剂结构1比外表积吸附剂的粒径越小，或是微孔越兴旺，其比外表积越大。吸附剂的比外表积越大，如此吸附能越强。2孔结构吸附剂孔的大小和分布对吸附性能影响很大。孔径太大，比外表积小，吸附能力差；孔径太小，如此不利于吸附质扩散，并对直径较大的分子起屏蔽作用，3外表化学性质二吸附质的性质对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效果也不一样。三操作条件吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于脱附

39、.第四讲 阴离子外表活性剂1、阴离子外表活性剂的特性1溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即在较低的一段温度围溶解度随温度上升非常缓慢，当温度上升到某一定值时溶解度随温度上升而迅速增大，这个温度叫做外表活性剂的克拉夫特点Krafft point一般离子型外表活性剂都有Krafft点。2一般情况下与阳离子外表活性剂配伍性差，容易生成沉淀或使溶液变得浑浊，但在一些特定条件下与阳离子外表活性剂复配可极大地提高外表活性。3抗硬水性能差，对硬水的敏感性表现出羧酸盐 磷酸盐硫酸盐 磺酸盐的变化顺序。4在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧乙烯链可极大地改善其耐盐性能。 5在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧

40、丙烯链可改善其在有机溶剂中的溶解性，但同时也降低了其生物降解性。6羧酸盐在酸中易析出自由羧酸，硫酸盐在酸中可发生自催化作用迅速分解，其他类型阴离子外表活性剂在一般条件下是稳定的。7阴离子外表活性剂是家用洗涤剂、工业洗涤剂、干洗剂和润湿剂的重要成分。2、阴离子外表活性剂的分类 羧酸盐 carboxylate：羧酸钠为主，在水中能够电离出羧酸负离子，代表品种如硬脂酸钠、N-甲基酰胺羧酸盐和雷米帮A (C17H33CONHR(CONH)nCOONa油酰氨基羧酸钠。 磺酸盐 sulfonate：LAS, AOS, MES, SAS, NNO 硫酸盐 sulfate：SDS, AES； 磷酸盐 phos

41、phate：有单酯和双酯两种类型；代表品种PK, PEK 作业n 1、简述阴离子外表活性剂的特性见上面1n 2、烷基苯磺酸钠结构与性能的关系溶解度 对于直链烷基苯磺酸钠，烷基取代基的碳原子数越少，烷基链越短，疏水性越差，在室温下越容易溶解在水中。反之，碳原子数越多，烷基链越长，疏水性越强，越难溶解。 外表力 随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的增加，外表力值呈下降趋势。这里所指的外表力是外表活性剂浓度高于CMC时溶液的外表力。 润湿力 随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的 增加，外表活性剂的润湿力呈下降趋势。起泡性 随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的增加，外表活性剂的起泡力增加。洗净力 随着直链烷

42、基中碳原子数增多，外表活性剂的洗净力逐渐提高 。n 3、阐述烷基苯磺酸钠的生产合成路线：烷基苯磺酸钠的生产路线有多种，如如下图所示。 第五讲 阳离子外表活性剂1、 阳离子外表活性剂的分类胺盐型是伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐外表活性剂的总称。它们的性质极其相似，且很多产品是伯胺与仲胺的混合物 季铵盐型是最为重要的阳离子外表活性剂品种。既可溶于酸性溶液，又可溶于碱性溶液，具有一系列优良的性质，而且与其他类型的外表活性剂相容性好 。结构通式如右图杂环型：吗啉型、吡啶型、咪唑型、哌嗪型、喹啉型鎓盐型 按照携带正电荷的原子不同，阳离子外表活性剂还包括鏻盐、锍盐、鉮盐和碘鎓化合物等。2、 阳离子外表活性剂的性质

43、1） 溶解性一般情况下水溶性很好随着烷基碳链长度的增加，水溶性呈下降趋势疏水性烷基链的个数和链上的取代基对溶解性能也有影响带有C15以下烷基链的活性剂易溶于水，而C15以上的如此水溶性较低，难溶于水单长链烷基季铵盐能溶于极性溶剂，但不溶于非极性溶剂 双长链烷基季铵盐几乎不溶于水，而溶于非极性溶剂 季铵盐的烷基含不饱和基团时，能增加它们的水溶性。2 Krafft温度点 当外表活性剂溶液为过饱和状态时，Krafft点应是离子型外表活性剂单体、胶束和未溶解的外表活性剂固体共存的三相点Krafft 点越高，明确该外表活性剂越难溶，溶解度越低；反之，Krafft 点越低，说明该外表活性剂越容易溶解，溶解

44、性能越好同系物的碳氢链越长其Krafft点的温度越高，通过Krafft点可以衡量外表活性剂的溶解性能。通常Krafft 点与外表活性剂疏水基碳链的长度呈线性关系 Krafft 点 a + bn a, b是常数，n为碳链所含碳原子的个数 根据上述关系式，碳链越长，n值越大，如此Krafft 点越高3 外表活性随着烷基碳链长度的增加，外表力逐渐下降 分子结构一样时,在一定围，外表力随活性剂溶液的浓度升高而降低，降低到一定数值时又随溶液浓度的升高而增加4 临界胶束浓度 烷基碳链长度增加，临界胶束浓度降低3、合成阳离子外表活性剂的主要反响是N-烷基化反响，其中叔胺与烷基化试剂作用，生成季铵盐的反响也叫

45、做季铵化反响。4、阳离子外表活性剂的应用：消毒杀菌剂； 腈纶匀染剂； 抗静电剂； 矿物浮选剂； 相转移催化剂； 织物柔软剂阳离子外表活性剂最突出的特点具有消毒杀菌作用5、阳离子外表活性剂在水溶液中呈现正电性，形成带正电荷的外表活性离子；与阴离子和非离子外表活性剂相比，使用量相对较少。第六讲 两性外表活性剂1、广义地说：所谓两性外表活性剂，是指同时具有两种离子性质的外表活性剂。通常所说的两性外表活性剂，是指由阴离子和阳离子所组成的外表活性剂。换言之，单就两性外表活性剂结构来讲，在亲水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-)。2、两性外表活性剂的特性1具有等电点2可以和所有其他类型的外表活性剂复配3

46、毒性低、对皮肤眼睛刺激性小4耐硬水性和耐高浓度电解质性5良好的生物降解性3、两性外表活性剂的分类1按阴离子局部的亲水基团分类：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型2 按整体化学结构分类：甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型、氧化胺型4、两性外表活性剂的性质1两性外表活性剂的等电点2临界胶束浓度与pH的关系3pH对外表活性剂溶解度和发泡性的影响4在基质上的吸附量与杀菌性与pH的关系5甜菜碱型外表活性剂CMC与碳链长度的关系6两性外表活性剂的溶解度和Krafft点7外表活性剂结构对钙皂分散力的影响8去污力5、两性外表活性剂的应用：洗涤剂与香波组分；杀菌消毒；纤维柔软剂；缩绒剂；抗静电剂；金属缓蚀剂；

47、电镀助剂第七讲 非离子外表活性剂1、非离子型外表活性剂在水溶液中不电离。其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团醚基或羟基与水构成氢键实现溶解的一类外表活性剂。2、非离子外表活性剂特点1)是外表活性剂家族第二大类，产量仅次于阴离子外表活性剂。2)由于非离子外表活性剂不能在水溶液中离解为离子，因此，稳定性高，不受酸、碱、盐所影响，耐硬水性强。3)与其它外表活性剂与添加剂相容性较好，可与阴、阳、两性离子型外表活性剂混合使用。4)由于在溶液中不电离，故在一般固体外表上不易发生强烈吸附。 5)聚氧乙烯型非离子外表活性剂的物理化学性质强烈依赖于温度，随温度升高，在水中变得不溶(浊点现象)。但糖基非离子外表

48、活性剂的性质具有正常的温度依赖性，如溶解性随温度升高而增加。 6)非离子外表活性剂具有高外表活性，其水溶液的外表力低，临界胶团浓度低，胶团聚集数大，增溶作用强，具有良好的乳化力和去污力。7)与离子型外表活性剂相比，非离子外表活性剂一般来讲起泡性能较差，因此适合于配制低泡型洗涤剂和其它低泡型配方产品。 8)非离子外表活性剂在溶液中不带电荷，不会与蛋白质结合，因而毒性低，对皮肤刺激性也较小。 9)非离子外表活性剂产品，大局部呈液态或浆状，这是与离子型外表活性剂不同之处。3、分类 按亲水基结构的不同，分为 1聚乙二醇型：由含有活泼氢的憎水性原料同环氧乙烷加成反响制成。 2多元醇型：脂肪酸与多元醇如甘

49、油、失水山梨醇、蔗糖等生成的多元醇局部酯。 4、非离子外表活性剂的性质：HLB值； 浊点与亲水性；CMC；外表力；润湿性；起泡性和洗涤性生物降解性和毒性；聚乙二醇型非离子外表活性剂 HLB值HLB = E / 5E加成聚环氧乙烷的质量分数多元醇型非离子外表活性剂 HLB值HLB = 20 ( 1 S / A )S 多元醇酯的皂化值；A 原料脂肪酸的的酸值5、浊点非离子SAA 非离子SAA的水溶性：它能溶于水是因为乙氧基与羟基中的氧原子都有可能与水分子形成氢键 定义：升高温度时非离子型外表活性剂溶液由透明变浑浊，降低温度溶液又会由浑浊变透明，由透明变浑浊和由浑浊变透明的平均温度称做为非离子SAA

50、的浊点 原因：-氢键键能较小，所以醚键氧原子与水分子的结合力比拟松弛。-如果将聚氧乙烯类非离子SAA的水溶液加热时，随着温度的上升，结合的水分子如此由于热运动而逐渐脱离，因而亲水性也逐渐降低而变为不溶于水，以致开始的透明溶液变成浑浊的液体。-当冷却时，氢键又恢复，因而又变为透明溶液。6、影响非离子外表活性剂浊点的因素浊点随着环氧乙烷加成数的增加而升高。但到 100以上后，上升率非常缓慢。影响因素有：1疏水基的种类2疏水基碳链的长度3亲水基的影响4添加剂的影响7、非离子外表活性剂的 CMC 较低原因：1非离子外表活性剂本身不发生电离，不带电荷，没有静电斥力，易形成胶束；2分子中的亲水局部体积较大

51、，只靠极性原子形成氢键溶于水，与离子型外表活性剂相比，与溶剂作用力较弱，易形成胶束。规律：1随着疏水基碳链长度的增加，外表活性剂的亲水性下降，CMC降低； 2随着聚氧乙烯聚合度的增加，外表活性剂的亲水性增强，CMC提高。本章作业1、聚乙二醇型非离子外表活性剂为何具有亲水性和浊点。这类外表活性剂的亲水性，是靠分子中的氧原子与水中的氢形成氢键、产生水化物而具有的。 聚乙二醇链有两种状态：在无水状态时为锯齿型，而在水溶液中主要是曲折型。在水中成为曲折型时，亲水性的氧原子即被置于链的外侧，憎水性的-CH2-基位于里面，因而链周围就变得容易与水结合。此结构虽然很大，但其整体恰似一个亲水基。因此，聚乙二醇

52、链显示出较大的亲水性。 分子中环氧乙烷的聚合度越大，即醚键-O-越多，亲水性越大。氢键的键能较低，结构松驰。当外表活性剂的水溶液温度升高时，分子的热运动加剧，结合在氧原子上的水分子脱落，形成的氢键遭到破坏，使亲水性降低，外表活性剂在水中的溶解度下降。当温度升高到一定程度时，外表活性剂从溶液中析出，使原来透明的溶液变浑浊，这时的温度为浊点。 2、环氧乙烷的性能与生产方法时是无色易流动的液体，有乙醚 的气味，其蒸气对眼和鼻粘膜有刺激性，易溶于水、多数有机溶剂,与水、酒精、乙醚相互混溶。化学性质非常活泼，能与许多化合物起加成反响，与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为3%-100%体积。环氧乙烷是一种高

53、毒性物质，空气中允许量 为100PPM，吸入环氧乙烷能引起麻醉中毒。 无色透明、无机械杂质。 环氧乙烷的加成产物统称为环氧乙烷加成物，简称为加成物，有酯型、醚型、胺型等几类。环氧乙烷是制备非离子外表活性剂的重要原料，它的工业生产方法主要有两种：氯醇法和直接氧化法氯醇法生产包括两个根本反响：乙烯与次氯酸生成氯乙醇；氯乙醇脱氯化氢反响生成环氧乙烷直接氧化法该法的生产过程是乙烯和氧在银催化剂的催化下氧化制得环氧乙烷3、 脂肪醇聚氧乙烯醚的制备。4、简述APG的性能与应用。APG性能：APG为非离子外表活性剂，兼有非离子和阴离子两类外表活性剂的特征。它的外表活性高。APG在浓碱和电解质硅酸钠溶液中仍能

54、保持较高的外表活性。 疏水基中碳数不同的APG的cmc值与聚氧乙烯脂肪醇醚的相接近，但碳数不同的APG，其CMC的连接斜率却与脂肪醇硫酸盐的相接近。APG泡沫丰富，与阴离子外表活性剂差不多，但受水质硬度的影响较大，这与聚氧乙烯脂肪醇醚的性能不同。它的去污能力与LAS和TX-10相近，随着水硬度的增加，去污力下降。它与阴离子、非离子和阳离子外表活性剂复配具有协同效应，可提高外表活性，并降低其他外表活性剂的刺激性。它还具有杀菌、提高酶活力的性能，是一种具有开展前景的以天然资源为原料的外表活性剂。应用：民用洗涤剂、化妆品、工业清洗剂、生物化工、食品添加剂、塑料和建材助剂、农药增效剂、衍生物开发第八讲

55、 增溶作用1、 增溶作用又叫加溶作用，在水溶液中由于外表活性剂的存在能使原来不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著高于纯水，这种作用称为外表活性剂的增溶作用2、 增溶作用的特点a.外表活性剂的增溶作用只在cmc以上，胶团大量生成后才显现出来b.增溶作用不同于助溶作用助溶作用是指利用混合溶剂来增大溶解度一种物质不溶于水，但可通过参加另一种与水混溶的溶剂来增加其溶解度，此种过程称为助溶作用。助溶过程需要参加大量的与水互溶的有机溶剂。而在增溶作用中外表活性剂的用量很少。水的性质没有明显改变c.增溶作用不同于乳化作用。增溶是自发过程，加溶后的溶液仍然是均相透明的，是热力学稳定体系；乳化不是自发的，乳化作用

56、得到的是热力学不稳定的多分散体系d.增溶也不同于一般的溶解：溶解过程会使溶剂的依数性质，如冰点下降，渗透压等有很大的变化；增溶对溶剂的依数性影响很小3、 增溶方式a.增溶于胶团核；b.增溶物分子与形成胶团的活性剂分子穿插排列，形成栅栏层；c.增溶于胶团外表，即被“吸附于胶团外表；d.增溶于胶团外部聚氧乙烯的极性基层之间。以上四种增溶方式中，其增溶量的大小顺序为：dbac4、 增溶能力的表示：a.外表活性剂的增溶能力可以用增溶物溶度与外表活性剂溶液浓度之比S/Cs来表示。也可以用 S/Cs-cmc表示。S/Cs：表示外表活性剂的加溶能力， S/Cs-cmc：表示胶团的加溶量。b.增溶能力也可以用

57、增溶物在胶团中和在溶剂中的分配系数来表示5、 影响加溶能力的因素a. 外表活性剂结构的影响 疏水基：碳链长短、是支链亦或直链、碳链上有无不饱和基团或其他极性基团、是否含有氟或硅等。亲水基：离子的类型，离子的种类，亲水基的反离子，聚氧乙烯的长度等。两个根本依据：形成的胶团越大或其聚集数越大，其加溶能力越强。临界胶团浓度越低，加溶能力越强。疏水基带支链的外表活性剂其加溶能力低于直链的外表活性剂；疏水基中含有不饱和结构的，其加溶能力也相对较低。具有同样疏水基的不同离子类型的外表活性剂其加溶量一般具有以下规律：非离子型 阳离子型 阴离子型另外，离子型外表活性剂反离子的变化也会影响其加溶能力。b.加溶物结构的影响 一般而言，加溶物的极性越小、碳氢链越长，加溶程度越低。 c.电解质的影响 在这一情况中，有两个因素起作用，一是参加电解质引起离子外表活性剂cmc的变化和胶团聚集数的变化二是胶团外表排列更加严密，从而影响极性加溶物加溶到外表活性剂分子之间。d.有机添加剂的影响 非极性加溶物的加溶会增加极性加溶物的加溶；极性加溶物的加溶也会促进非极性加溶物的加溶。e.温度的影响 对离子型外表活性剂，升高温度一般会引起极性和非极性物加溶程度增加。6、 加溶应用：微乳状液和胶团催化增溶作用作业1.什么是外表活性剂的增溶加溶作用？它的特点是什么？见上面1、22.增溶方式