表面活性剂科学与应用讲稿.ppt

关于表面活性剂科学与应用第一页，讲稿共一百六十四页哦第一章表面活性剂科学与应用第一章表面活性剂科学与应用第一节表面活性剂概述第二节表面活性剂的应用原理第三节表面活性剂在的洗涤剂中的应用第四节表面活性剂在墨水中的应用第五节表面活性剂在食品中的应用第二页，讲稿共一百六十四页哦第一节第一节 表面活性剂概述表面活性剂概述（一）表面活性剂的含义表面张力：是指一种使表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩至最小面积的力。第三页，讲稿共一百六十四页哦表面活性：各种物质的水溶液的表面张力与浓度的关系归结为三种类型：第一类：表面张力随浓度的增加而稍有上升，此类物质为无机盐、及多羟基化合物，如NaCl、KNO3、NaOH、蔗糖、甘油醇等。第二类：溶液的表面张力随着浓度的增加而逐渐降低，这类物质包括大部分的极性有机物：醇类、醛类、酸类、酮类、酯类。第三类：在溶液浓度低时，溶液的表面张力随浓度的增加而极剧下降，表面张力下降到一定程度后，溶液浓度在增加，溶液的表面张力下降缓慢或基本不变。如肥皂、洗衣粉和油酸钠等。第四页，讲稿共一百六十四页哦第二类和第三类都属于表面活性物质表面活性物质，但只有第三类物质被称为表面活性剂表面活性剂。Why?第五页，讲稿共一百六十四页哦定义：凡是在低浓度下吸附于体系的两相界面上，显著降低界面张力，并在较高浓度下在溶液内部形成胶团的一类特殊物质。第六页，讲稿共一百六十四页哦（二）表面活性剂的结构特点表面活性剂分子大都是长链有机化合物，并具有一定的双亲结构，包含对水有亲和性的极性基团和对油有亲和性的非极性基团（烃链）。比较常见的亲油基：CH2链，-CF链，Si链，聚氧丙稀链；常见的亲水基：COOH、SO3M、聚氧乙烯基。第七页，讲稿共一百六十四页哦l表面活性剂在界面上的定向排列l表面活性剂在溶液中超过某一特定浓度时（界面达到吸附饱和）可通过碳氢链的疏水作用缔合成胶团第八页，讲稿共一百六十四页哦l亲水性 亲油性，为水溶性表面活性剂l亲油性 亲水性，为油溶性表面活性剂l具有两亲结构的物质不一定都是表面活性剂，例如：CH3CH2COONa 由于亲油基的碳链过短，亲油能力很弱，所以没有表面活性。如果烃链过长，大于C20，由于亲油性强而不溶于水，则表面活性也变得很差。只有烃链长度在C C1212 C C1818范围内才是性能较好的表面活性剂。第九页，讲稿共一百六十四页哦（三）表面活性剂的分类l表面活性剂的分类一般以亲水基的结构为依据，即按化学结构进行分类。l表面活性剂溶于水后，按离解不离解分为离子型和非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂又可按产生电荷的性质分为阴离子、阳离子和两性表面活性剂。离子型表面活性剂非离子型表面活性剂阳离子表面活性剂阴离子表面活性剂两性表面活性剂表面活性剂第十页，讲稿共一百六十四页哦阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na 硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐第十一页，讲稿共一百六十四页哦t羧酸盐型肥皂类，通式：(RCOO-)nMn，如硬脂酸钠、镁等。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，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。应用：具有一定的刺激性，只供外用。这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。第十二页，讲稿共一百六十四页哦2.硫酸化物通式：ROSO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。分类：硫酸化油，如硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油；高级脂肪醇硫酸酯，如十二烷基硫酸钠（SDS），又称月桂醇硫酸钠（SLS）。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作用产生沉淀。应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，用于外用软膏的乳化剂。第十三页，讲稿共一百六十四页哦3.磺酸化物 通式：脂肪族磺酸化物 RSO3-M+和烷基芳基磺酸化物 RC6H5SO3M分类：脂肪族磺酸化物，如二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT）、二己基琥珀酸磺酸钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠（常用洗涤剂）；胆酸盐，如牛磺胆酸钠、甘胆酸钠。性质：水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物差，但不易水解。应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。第十四页，讲稿共一百六十四页哦阳离子表面活性剂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第十五页，讲稿共一百六十四页哦这类表面活性剂起作用的部分是阳离子，亦称阳性皂。1、结构：含有一个五价氮原子。胺盐型，通式：RNH3+X-，R2NH2+X-，如氯苄甲乙胺；季铵盐型，通式：R1R2N+R3R4X-，如新洁尔灭。2、特点：良好的表面活性作用，具有很强的杀菌作用。3、应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。4、常用品种：苯扎氯铵(洁尔灭)、苯扎溴铵(新洁尔灭)：常用浓度0.01-0.02%，杀菌力强、稳定。第十六页，讲稿共一百六十四页哦两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3|R-N+-CH2COO-甜菜碱型|CH3第十七页，讲稿共一百六十四页哦 这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。分类及常用品种:卵磷脂（豆磷脂、蛋磷脂）：是一类天然表面活性剂，组成复杂，可用于静注用乳剂与脂质体的制备。阴离子部分磷酸型；阳离子部分季胺盐类 第十八页，讲稿共一百六十四页哦合成活性剂：阴离子部分主要是羧酸盐，其阳离子部分分为：氨基酸型胺盐（RNH2CH2CH2COO）甜菜碱型季胺盐（RN(CH3)2CH2COO）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。第十九页，讲稿共一百六十四页哦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脂肪醇聚氧乙烯醚第二十页，讲稿共一百六十四页哦在水溶液中不是解离状态故称之为非离子型表面活性剂。结构组成：亲水基团(聚氧乙烯、羟基、醚基或酰胺基)；亲油基团(烃链和聚氧丙烯链)；酯键、醚键。非离子表面活性剂大部分呈液态或浆状。第二十一页，讲稿共一百六十四页哦聚氧乙烯型非离子表面活性剂平平加（Peregal)(脂肪醇聚氧乙烯醚）OP型表面活性剂：烷基苯酚聚氧乙烯醚第二十二页，讲稿共一百六十四页哦脂肪酸聚氧乙烯醚：脂肪胺聚氧乙烯醚：第二十三页，讲稿共一百六十四页哦这类表面活性剂主要由氧乙烯基（EO）与含有活泼氢原子的疏水化合物结合，并按需要结合成任意长度。当EO数目较多时，整个分子就变成水溶性的了，结合的氧乙烯基越多，水溶性越结合的氧乙烯基越多，水溶性越好好。如果适当控制氧乙烯基长度，就可以合成由油溶性到水溶性（EO在10以上）的各种非离子表面活性剂，因而合成的品种极多，应用也非常广泛。第二十四页，讲稿共一百六十四页哦多元醇表面活性剂主要是脂肪酸与多元醇生成的多元醇部分酯。其亲水性是由部分未酯化的游离羟基提供的。这类表面活性剂的亲水性较差，其中有不少油溶性的。该类表面活性剂还具有无毒性这一突出特点。第二十五页，讲稿共一百六十四页哦司盘（Span型）：山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸 脱水山梨醇脂肪酸酯的混合物 (司盘，span)应用：粘稠白色至黄色的油状液体或蜡状固体，亲油性较强，HLB1.83.8，一般用作W/O型乳剂的乳化剂或混合乳化剂。用于搽剂、软膏，亦作为乳剂的辅助乳化剂。第二十六页，讲稿共一百六十四页哦吐温型（Tween）：脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯。应用：粘稠性黄色液体，亲水性化合物，为水溶性表面活性剂，用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。第二十七页，讲稿共一百六十四页哦聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH，是各种不同分子量的聚氧乙烯（亲水基）与聚氧丙烯（亲油基）的嵌段共聚物，其中a为化合物总量的1080，b至少为15。本品又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普郎尼克(Pluronic)。性质：为淡黄色液体或固体，分子量100014000，HLB 0.530，具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。应用：新型的优良乳化剂、润湿剂，是目前能应用于静脉注射乳剂的一种合成的乳化剂。第二十八页，讲稿共一百六十四页哦其他表面活性剂含氟表面活性剂将碳氢表面活性剂分子碳氢链中的氢原子部分或全部用氟原子取代，就成为碳氟表面活性剂，或称氟表面活性剂。如：性质和用途：碳氟表面活性剂的独特性常被概括为“三高”、“两憎”，即：高表面活性、高热稳定性及高化学稳定性；它的含氟烃基既憎水又憎油。由于其特殊的性能，使它有着广泛的用途，如消防、纺织、皮革、造纸等。第二十九页，讲稿共一百六十四页哦含硅表面活性剂是指疏水基为全甲基化的Si-O-Si、Si-C-Si、或Si-Si为主干的一类特殊表面活性剂。主要指硅氧烷表面活性剂。性质和用途：高表面活性（仅次于氟表面活性剂）；在水溶液和非水体系中均具有表面活性；优异的消泡能力；热稳定性好；无毒，不刺激皮肤，适用于药物和化妆品。第三十页，讲稿共一百六十四页哦（四）胶束和临界胶束浓度l胶束（micelle)表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，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。第三十一页，讲稿共一百六十四页哦l临界胶束浓度(critical micelle concentration)临界胶束浓度简称CMC 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。第三十二页，讲稿共一百六十四页哦 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。第三十三页，讲稿共一百六十四页哦（五）亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance)表面活性剂吸附于界面呈现特有的界面活性，必须使疏水基团和亲水基团之间具有一定的平衡，即亲水亲油平衡。Griffin 提出用HLB值表示整个表面活性剂分子的综合倾向是亲水的还是亲油的，以及亲和程度如何。Davies进一步提出HLB值决定了表面活性剂性质和功能。HLB值越大，其亲水性越强，HLB值越小，其亲油性越强。第三十四页，讲稿共一百六十四页哦HLB值=亲水基质量亲水基质量+憎水基质量100/5对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。其余非离子型表面活性剂的HLB值介于020之间。第三十五页，讲稿共一百六十四页哦 现在表面活性剂的HLB值，均以石蜡的HLB0，油酸的HLB 1，油酸钾的HLB 20，十二烷基磺酸钠的HLB 40最为参考标准，通过实验分别直接或间接确定.表面活性剂的HLB值的范围是040，由小到大亲水性增强。一般HLB值小于10认为亲油性好，大于10则认为亲水性好。第三十六页，讲稿共一百六十四页哦lHLB值的确定l乳化法用表面活性剂来乳化油相介质时，当表面活性剂的HLB值与油相介质所需要的HLB值相同时，生成的乳液稳定性最好。对于一般的水溶性表面活性剂，可以使用松节油（所需HLB值为16）和棉籽油（所需HLB值为6）配制成一系列需要不同HLB值的油相，每15份油相中加入5份待测表面活性剂，然后加入80份水，搅拌乳化，其中稳定性最好的试样中油相所需要的HLB值就是表面活性剂的HLB值。第三十七页，讲稿共一百六十四页哦HLB值的经验估算法根据表面活性剂在水中的溶解状态，可粗略估计其HLB值的范围。在水中溶解度大，则亲水性强，溶解度小，则亲油性强。自水中溶度估计自水中溶度估计HLB 值值加入水中的溶解性质HLB加入水中的溶解性质HLB不分散14稳定的乳色分散体810分散不好36半透明至透明分散体1013激烈振荡后成乳色分散体68透明溶液13第三十八页，讲稿共一百六十四页哦分子结构法非离子型表面活性剂:离子型表面活性剂：每个碳原子的有机性基值为20，每个（CH2CH2O)的无机性基值为35，各种官能团的基值可查表得到。第三十九页，讲稿共一百六十四页哦由临界胶团浓度（cmc)判断 表面活性剂的临界胶团浓度（cmc)可以用来判断其亲油亲水性，cmc值越大，表面活性剂的亲水性越强；反之，亲油性增强。第四十页，讲稿共一百六十四页哦混合表面活性剂的HLB值 混合表面活性剂的HLB值采用质量分数加和法计算。例如：含30Span80(HLB=4.3)和70Tween80（HLB15）的混合乳化剂的HLB值为：第四十一页，讲稿共一百六十四页哦 根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。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。第四十二页，讲稿共一百六十四页哦第二节第二节 表面活性剂的应用原理表面活性剂的应用原理表面活性剂的用途极广，主要有四个方面：（一）润湿作用（一）润湿作用固体表面与液体接触时，原来的气-固界面消失，形成新的液固界面这种现象称为润湿。为改善体系的润湿性质，常在水中加入一些表面活性剂-润湿剂。润湿作用是一个过程。润湿过程主要分为三类：沾湿、浸湿和铺展。产生的条件不同。其能否进行和进行的程度可根据此过程热力学函数变化判断。第四十三页，讲稿共一百六十四页哦沾湿沾湿(adhesion)主要指固-气界面上的气体被液体取代的过程，在此过程中消失的固-气界面的大小与其后形成的固-液界面的大小是相等的。如喷洒农药，农药附着于植物的枝叶上。沾湿附着发生条件：GA=SL-SG-LG0WA=SG+LG-SL0（沾湿）式中：SG、SL和LG分别为气-固、液-固和气-液界面的表面张力(N.m-)或表面吉布斯自由能（J.m-2)。第四十四页，讲稿共一百六十四页哦浸湿浸湿(immersiion)浸湿是指固体浸入液体的过程，原有的固气界面空气被液体取代。如洗衣时衣物泡在水中；织物染色前先用水浸泡过程。浸湿发生条件：Gi=SL-SG0Wi=SG-SL0（Wi：浸湿功）第四十五页，讲稿共一百六十四页哦铺展铺展(spresding)过程是指当固-液界面在取代固-气界面的同时，气-液界面也扩大了同样的面积。铺展发生条件为：GS=SL+LG-SG0S=SG-SL-LG0（S：铺展功）第四十六页，讲稿共一百六十四页哦一般，若液体能够在固体表面铺展，则沾湿和浸湿现象必然能够发生。从润湿方程可以看出：固体表面自由能SG越大，液体表面张力LG越低，对润湿越有利。第四十七页，讲稿共一百六十四页哦几类物质的表面自由能：液体的表面张力都在100mJ/m2以下；无机固体如金属、金属氧化物、硫化物、无机盐等，常被称为高能表面，表面自由能高达5005000mJ/m2的范围；有机物和高聚物被称为低能表面，表面自由能一般小于100mJ/m2第四十八页，讲稿共一百六十四页哦表面活性剂在固体表面的吸附，改变固体表面的润湿性质。表面活性剂在固体表面的吸附主要发生在高能表面，一般表面活性剂在低能表面上没有明显的吸附作用。高能表面能降低高能表面润湿性的表面活性剂很多，常见的有金属皂类、高级脂肪酸、有机胺盐、有机硅化物和氟表面活性剂等，其中硅化合物和氟化合物效果最好，是良好的防水、抗粘材料。第四十九页，讲稿共一百六十四页哦提高液体的润湿能力：水对低能表面的润湿性差，需要加入润湿剂。阳离子表面活性剂不能作为润湿剂，也不适宜作洗涤剂的成分，阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂适于作润湿剂。渗透作用就是润湿作用，润湿剂也是渗透剂。第五十页，讲稿共一百六十四页哦表面活性剂的分子结构HLB：7-15润湿性能最佳，分子结构要求：碳氢链应具有分支结构亲水基应位于长链碳的中部目前，润湿剂主要有阴离子和非离子型表面活性剂第五十一页，讲稿共一百六十四页哦应用：超细无机粉体在水中的分散；在涂料中的应用；在农药中的应用等。第五十二页，讲稿共一百六十四页哦（二）乳化作用乳状液是指一种或多种液珠形式分散在与它不相混溶的液体中构成的分散体系。由于体系呈现乳白色而被称为乳状液。形成乳状液的过程称乳化。乳状液体系中，以液珠形式存在的一相为内相，又称不连续相或分散相，另一相连成一片称为外相或连续相、分散介质。大多数乳状液，一相是水溶液（水相），一相是与水不相溶有机物（油相）。第五十三页，讲稿共一百六十四页哦液滴大小对分散体系外观的影响液滴大小液滴大小大滴大滴1um0.11um0.050.1um0.05um外外观观可分辨可分辨的灰的灰相相白色乳白色乳状液状液蓝蓝白色乳状白色乳状液液灰色半透明灰色半透明透明液透明液第五十四页，讲稿共一百六十四页哦乳状液的类型和鉴别乳状液的类型通常有以下几种：水包油型（o/w）：内相为油，外相为水。如：牛奶油包水型（w/o）：内相为水，外相为油。如：油状化妆品套圈型：由水相和油相一层一层交替分散形成的乳状液，这种类型乳液极少见，一般存在原油中。第五十五页，讲稿共一百六十四页哦乳状液类型的鉴别：稀释法、染料法、电导法和滤纸润湿法稀释法、染料法、电导法和滤纸润湿法四种。稀释法：利用乳状液能够与其外相液相混溶的特点，以水或油状液体稀释乳状液来判断。染料法：将少量水溶性染料加入乳状液中，若整体被染上颜色，表明乳状液是o/w型，若只有分散的液滴带色，表明乳状液是w/o型。油溶性染料情况恰好相反。第五十六页，讲稿共一百六十四页哦电导法：o/w型乳状液的导电性好；w/o型乳状液的导电性差。测定分散体系的导电情况即可判断乳状液类型。滤纸润湿法：将一滴乳状液滴于滤纸上，若液体迅速铺展，在中心留下油滴，则表明乳状液为o/w型，若不能铺展，则此乳状液为w/o型。第五十七页，讲稿共一百六十四页哦乳化剂的分子结构和性质亲水基、亲油基横截面大小的影响乳化剂中亲水基和疏水基横截面积不相等，其分子犹如一头大一头小的稧子，小的一头可以插入液滴。例如：一价的金属盐极性大的一端横截面积大于非极性碳氢链横截面积，在该类乳化剂作用下容易生成o/w型。二价的金属盐为乳化剂时容易生成w/o型乳状液。原因：二价金属盐的亲油基由两个碳氢链组成，亲油基横截面积大于极性大的截面积。亲油定向伸入油相，极性定向伸入水相。第五十八页，讲稿共一百六十四页哦乳化剂的亲水性和溶解度的影响乳化剂亲水性较强时，亲水部分对油滴的聚结有极大的阻碍作用，使油滴聚结速度减弱。而水滴的聚结速度大于油滴的，最终水成为连续相，形成o/w型，反之形成w/o型。油、水两相中乳化剂溶解度大的一般为连续相（外相）。如：钠盐和钾盐在水中溶解度大，是良好的o/w型乳化剂。银盐乳化剂尽管极性头截面积比碳氢链大，但因水溶性极小，只能形成w/o型。第五十九页，讲稿共一百六十四页哦影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素 表面张力表面张力乳状液使热力学的不稳定体系，分散相有自发聚结，减少界面积，从而降低体系能量的倾向。低的油水界面张力有助于体系的稳定。如：石蜡油水体系界面张力：ow=41mN/m不稳定加入少量油酸（mmol/L）：ow=31mN/m不稳定加入NaOH、油酸钠（HLB=18）ow=7.2mN/m此时o/w型乳状液稳定性明显提高。第六十页，讲稿共一百六十四页哦界面膜的性质界面膜的性质低表面张力表明乳状液容易形成，但并非乳状液稳定的唯一因素。如：戊醇与水的界面张力（4.8mN/m）较小，但不能形成稳定的乳状液。羟甲基纤维素钠盐（高分子化合物）不能有效降低油水界面张力，但都有很高的乳化力，能使油水形成稳定的乳状液。原因：高分子化合物能吸附于油水界面形成结实的界面膜而阻止了液滴间聚结的发生。第六十一页，讲稿共一百六十四页哦界面膜的强度和紧密程度界面膜的强度和紧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，通常直链型的乳化剂分子在界面上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。第六十二页，讲稿共一百六十四页哦界面电荷界面电荷大部分乳状液液滴表面都带有电荷，其来源主要有三种途径：使用离子型表面活性剂作为乳化剂，极性基团伸入水相发生电离而使液滴带电，使用不能电离的非离子型表面活性剂作为乳化剂时，液滴主要通过从水相中吸附离子使自身表面带电。液滴于分散介质发生摩擦也可以使液滴表面带电，第六十三页，讲稿共一百六十四页哦液滴表面带电后，在其周围会形成类似sterw模型的扩散双电层，两液滴互相靠近，由于双电层之间的相互作用阻止了液滴之间的聚结。液滴表面的电荷密度越大，乳状液的稳定性也越高。第六十四页，讲稿共一百六十四页哦固体粉末的加入固体粉末的加入适当的加入固体粉末对乳状液能起到稳定的作用。原因：固体粉末增加了界面膜的机械强度，固体粉末排列的越紧密，乳状液越稳定。如：苯与水乳化过程中，CaCO3、SiO2和氢氧化铁对o/w型乳状液有稳定作用。炭黑、松香等对w/o型乳状液有稳定作用。第六十五页，讲稿共一百六十四页哦乳化剂的选择乳化剂的选择选择乳化剂的几点要求：一般选择离子型表面活性剂作乳化剂，以便得到较稳定的乳状液。因为乳液粒子带同种电荷相互排斥。用憎水基与被乳化物结构相似的乳化剂的乳化性能好。第六十六页，讲稿共一百六十四页哦乳化剂在乳化物介质中易于溶解的乳化效果好。被乳化物的HLB与乳化剂的HLB要相近，两者的HLB差别越大，两者的亲和力就越差，乳化效果也越差。第六十七页，讲稿共一百六十四页哦乳化应用乳化应用纤维上的应用：纺丝油剂、柔软整理剂、防水剂等乳液制品制备。在合成树脂工业中的应用乳液聚合乳化剂乳化聚合自乳化聚合在医药、化妆品（w/o型化妆品）及食品（牛奶）工业中的应用农药工业中的应用其他工业部门的应用：油漆、涂料、油墨第六十八页，讲稿共一百六十四页哦（三）增溶作用所谓增溶作用是指由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶液中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。例子：25苯在水中的溶解度为0.07g/100g水100的油酸钠水溶液中苯溶解度为7g/100g水。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得越多，增溶量越大。表面活性剂浓度达到cmc以后，溶质的溶解度显著提高，并随表面活性剂浓度的增大而增大。第六十九页，讲稿共一百六十四页哦增溶作用的方式非极性分子在胶束内核的增溶如饱和脂肪烃、苯等不易极化的非极性有机化合物。研究表明被增溶的物质完全处于一个非极性环境中；增溶后胶束体积变大。第七十页，讲稿共一百六十四页哦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化合物，如长链的醇、胺、脂肪酸和极性染料等两亲分子，则是增溶于胶束的“栅栏”之间。被增溶物的非极性碳氢插入胶束内部，极性头插入表面活性剂极性基之间。第七十一页，讲稿共一百六十四页哦在胶束表面吸附增溶对于既不溶于水，也不溶于油的小分子极性化合物在胶束表面的增溶。这些化合物被吸附胶束表面区域，光谱表明：它们处于完全或接近完全极性的环境中。一些高分子物质、甘油、蔗糖以及染料也采用此种增溶方式。第七十二页，讲稿共一百六十四页哦聚氧乙烯醚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。第七十三页，讲稿共一百六十四页哦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，溶液变浑浊，此时，已滴入溶液中的被增溶物的物质的量（mol）即为增溶量。增溶量除以表面活性剂的物质的量（mol）即得到增溶力，表面活性剂的增溶力表示其对难溶或不溶物增溶的能力，也是衡量活性剂性能的重要指标之一。第七十四页，讲稿共一百六十四页哦表面活性剂的化学结构对增溶作用影响a.具有相同亲油基的表面活性剂，对烃及极性有机物的增溶作用大小作用顺序一般为：非离子阳离子阴离子原因：非离子表面活性剂临界胶束浓度较小，胶束易形成，因此胶束聚集数大，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的胶束有较疏松的结构，因此增溶作用比后者强。第七十五页，讲稿共一百六十四页哦b.胶束越大，增溶到胶束内部的物质越多，表面活性剂同系物中，胶束的大小随碳原子数的增加而增加（包括非离子）。苯在羧酸钾溶液（0.5mol/L）中的增溶作用（25）表面活性剂C9H19COOKC10H23COOKC13H27COOK增溶力0.1740.4240.855c.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。原因：直链型的表面活性剂临界胶束浓度较带支链的低，胶束易形成，胶束聚集数越大。第七十六页，讲稿共一百六十四页哦d.带不饱和结构的表面活性剂或在活性剂分子上引入第二活性基团时，对烃类的增溶作用减小，因此对增溶于胶束内部的烃类的增溶能力降低。由于极性基团之间的电斥力作用，使胶束“栅栏”的表面活性剂分子排斥力增加，分子间距离增大，有更大的空间使极性物分子插入，因此对其增溶能力增加。第七十七页，讲稿共一百六十四页哦（四）起泡作用（四）起泡作用“泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡剂。也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中泡沫太多，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。第七十八页，讲稿共一百六十四页哦第七十九页，讲稿共一百六十四页哦若将丁醇稀水溶液和皂角苷稀溶液分别置于试管并加以摇动，发现前者形成大量泡沫，后者形成少量泡沫，但丁醇水溶液泡沫很快消失，而皂角苷水溶液泡沫不易消失。因此不能简单地讲哪种溶液起泡力好，因为起泡和泡沫稳定起泡和泡沫稳定两者的标准是不同的。第八十页，讲稿共一百六十四页哦起泡力一般地说，凡是能使液体表面张力降低、膜强度增高的起泡剂，不论生成的泡沫是否稳定，均具有较高的起泡力。阴离子表面活性剂起泡力最大，聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂次之，脂肪酸酯型非离子表面活性剂起泡力最小。因此，肥皂、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等阴离子表面活性剂适宜用作起泡剂。第八十一页，讲稿共一百六十四页哦泡沫稳定性泡沫是热力学上不稳定体系，之所以不稳定是由于泡沫生成后体系的总表面积增大，能量增高，它自发地向能量降低、总表面积减小的方向进行，即发生泡沫破灭。泡沫稳定性是指生成的泡沫存在时间的长短，即泡沫的持久性或存在的寿命，也可以理解为泡沫破灭的难易程度。第八十二页，讲稿共一百六十四页哦泡沫的破灭主要是由于气体通过膜进行扩散、液膜中的液体受重力作用及膜中各点的压力不同而导致流动(排液)引起的。第八十三页，讲稿共一百六十四页哦起泡的应用1泡沫浮选泡沫浮选是利用泡沫将矿石中有用成分与泥砂、黏土等物分离，使有用矿物富集。首先采用能大量气泡的表面活性剂-起泡剂，起泡后，其憎水端在气-液界面向气泡内空气一方定向，亲水端仍在溶液内。另一种其捕集作用的表面活性剂（一般都是阳离子表面活性剂，也包括脂肪胺），吸附在固体矿粉的表面，这种吸附随矿物性质的不同而有一定的选择性，其基本原理是利用晶体表面的晶格缺陷。而向外的憎水端部分地插入气泡内。这样在浮选过程中气泡就可以把指定的矿粉带走，达到选矿的目的。第八十四页，讲稿共一百六十四页哦第八十五页，讲稿共一百六十四页哦2泡沫分离如前所述，泡沫的液膜能从溶液中吸附溶质。例如，在分析啤酒泡沫破灭后的液体时发现，液膜中的蛋白质、蛇麻草(加在啤酒中的芳香料)和铁等的浓度较原液为大。又如，肥皂液泡沫中脂肪酸盐的浓度较原液高。一般地说，在溶有某种表面活性剂的溶液泡沫中，该表面活性剂的浓度高于原液中的浓度。因此，可借这种现象浓缩和分离溶质，这种方法称为泡沫分离。第八十六页，讲稿共一百六十四页哦3泡沫灭火泡沫作用的另一重要应用是泡沫灭火。泡沫灭火的使用剂称为泡沫灭火剂。其灭火的机理是，它能产生大量的泡沫，借助于泡沫中所含水分的冷却效果达到灭火的目的，或者在燃烧体表面覆盖上泡沫层、胶束膜或凝胶层，将燃烧体屏蔽隔离起来，不与氧接触，从而达到灭火目的。第八十七页，讲稿共一百六十四页哦第三节第三节 表面活性剂在洗涤剂中的应用表面活性剂在洗涤剂中的应用第八十八页，讲稿共一百六十四页哦 洗涤剂是人们日常生活和工作中的必需品，长期以洗涤剂是人们日常生活和工作中的必需品，长期以来在保护人类健康、清洁环境方面及工业生产中起着来在保护人类健康、清洁环境方面及工业生产中起着十分重要的作用。十分重要的作用。第八十九页，讲稿共一百六十四页哦洗涤与去污作用洗涤：从浸在某种介质（一般为水）中的待洗物体表面去除污垢的过程。在此过程中，借助于某些化学物质（洗涤剂）以减弱污物与固体的粘附作用，并施加以机械搅动，使污物与固体表面分离而悬浮于液体介质中，最后将污物洗净冲走。第九十页，讲稿共一百六十四页哦洗涤过程可表示为：物体表面物体表面污垢污垢洗涤剂洗涤剂介质物体介质物体表面表面洗涤剂洗涤剂介质介质污垢污垢洗涤剂洗涤剂介质介质洗涤剂在洗涤过程中的作用：一是去除物品表面的污垢去除物品表面的污垢，另一种作用则是对污物的悬浮分散作用对污物的悬浮分散作用，使之不易在物品表面再沉积。洗涤过程是一个可逆过程，分散和悬浮于介质中的污垢也有可能从介质中重新沉积于固体表面。第九十一页，讲稿共一百六十四页哦污垢的种类：液体污垢：动、植物油，矿物油固体污垢：尘埃，粘土，铁锈，炭黑特殊污垢：蛋白质，淀粉，人体分泌物第九十二页，讲稿共一百六十四页哦常用的表面活性剂l阴离子表面活性剂：如烷基苯磺酸钠（LAS）、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、烷基磺酸钠（AOS）等。l非离子表面活性剂：如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、烷醇酰胺等。l聚醚：是近年来生产低泡洗涤剂的常用活性物，一般常用环氧乙烷和环氧丙烷共聚的产物，常与阴离子表面活性剂复配，主要用作消泡剂。l两性表面活性剂：如甜菜碱等，一般用于低刺激的洗涤剂中。第九十三页，讲稿共一百六十四页哦洗涤助剂l助剂与表面活性剂配合，能够发挥各组分互相协调，互相补偿的作用，进一步提高产品的洗净力，使其综合性能更趋完善，成本更为低廉。l洗涤助剂分为无机和有机助剂两类。洗涤助剂种类很多，大部分为专用产品，其在洗涤剂中的使用频率和重要性不亚于主表面活性剂。第九十四页，讲稿共一百六十四页哦1.无机助剂（1）磷酸盐 常用的磷酸盐有磷酸三钠、三聚磷酸钠、焦磷酸四钾。合成洗涤剂中最常用也是性能最好的螯合剂是三聚磷酸钠。第九十五页，讲稿共一百六十四页哦磷酸盐的污染及其代用品l传统的合成洗衣剂都含有三聚磷酸盐(STTP)的成分，其含量在15%30%之间。然而，“磷”是造成水体富营养化的罪魁祸首，因为磷是一种营养物质，它可以造成水中藻类的疯长。而大量藻类又会消耗水中的氧分，造成水中微生物缺氧死亡、腐败，水体失去自净功能从而破坏水质。作为有磷洗涤剂中的“磷”造成水体富营养化已被国内外环保专家所公认。第九十六页，讲稿共一百六十四页哦l含磷洗衣粉的污染问题已经引起了世界各国的普遍重视。很多国家提出了禁磷和限磷措施，并在不断地研究和开发三聚磷酸盐的替代品，取得了不少成果，其中比较有效的助剂有：有机螯合助剂，如二乙胺四醋酸(EDTA)、氮川三醋酸(NTA)、酒石酸钠、柠檬酸盐、葡萄糖酸盐等；高分子电解质助剂，如聚丙烯酸盐以及人造沸石等。目前普遍认为，人造沸石人造沸石是比较有发展前途的洗涤助剂。第九十七页，讲稿共一百六十四页哦（2）硫酸钠 分子式为Na2SO4，是白色固体结晶或粉末。硫酸钠是合成洗涤剂的无机助剂和粉状洗涤剂的填料，在粉状洗涤剂中加入量为20%40%。第九十八页，讲稿共一百六十四页哦（3）硅酸钠 硅酸钠（Na2OnSiO2）通常称为水玻璃或泡花碱，水玻璃的水溶液相当于由硅酸钠与硅酸组成的缓冲溶液。水玻璃在溶液中能控制pH值、贮存碱性物质，起到减少洗涤剂消耗和保护织物的作用。此外，水玻璃还具有悬浮力、乳化力和泡沫稳定作用，起到阻止污垢在被洗物上再沉积的作用，并对金属（如铁、铝、铜、锌等）具有防腐蚀作用。制造粉状洗涤剂时，加入水玻璃能使产品保持疏松，防止结块，增加颗粒的强度、流动性和均匀性。第九十九页，讲稿共一百六十四页哦（4）漂白剂 l洗涤剂中加入的漂白剂主要是次氯酸盐和过酸盐两大类。l次氯酸盐主要用次氯酸钠，分子式NaClO，为白色粉末，稳定性差，易受光、热与重金属和pH值的影响。次氯酸钠易溶于水，生成氢氧化钠和新生态氧，氧化力很强，具有刺激性。l过酸盐主要是过硼酸钠和过碳酸钠，常在粉状洗涤剂生产的后配料工序加入，用量一般占粉质量的10%30%。第一百页，讲稿共一百六十四页哦2.有机助剂（1 1）羧甲基纤维素钠（）羧甲基纤维素钠（CMCCMC）l羧甲基纤维素钠最重要的作用是携污作用。如果在洗涤剂中加入1%2%的CMC，则在洗涤时CMC被吸附在被洗物表面，同时也被吸附在污垢粒子的表面上，使二者都带上负电荷。在同性电的相互排斥作用下，污垢就难以重新沉积到被洗物的表面上。另一方面，CMC还具有增稠、分散、乳化、悬浮和稳定泡沫的作用。这些作用能使污垢稳定地悬浮于洗涤液中，更不容易再发生沉积。第一百零一页，讲稿共一百六十四页哦（2 2）泡沫稳定剂与泡沫调节剂）泡沫稳定剂与泡沫调节剂 l高泡洗涤剂在配方中常加入少量泡沫稳定剂，使洗涤液的泡沫稳定而持久。烷醇酰胺又称脂肪醇酰胺，属非离子型表面活性剂。在洗涤剂的配方中，它的主要作用是增稠和稳定泡沫，兼有悬浮污垢防止其再沉积的作用。在与主要活性物间的互相配合下，其脱脂力（乳化动植物油脂及矿物油的能力）有显著的提高。较常使用的烷醇酰胺品种是月桂醇二乙醇胺以及椰子油二乙醇胺。l低泡洗涤剂在配方中需加入少量泡沫调节剂，常用的有二十二烷酸皂或硅氧烷，使水液消泡或低泡。第一百零二页，讲稿共一百六十四页哦（3）酶）酶 l酶是一种生物制品，无毒并能完全生物降解。酶作为洗涤剂的助剂具有专一性，洗涤剂中的复合酶能将污垢中的脂肪、蛋白质、淀粉等较难去除的成分分解为易溶于水的化合物，因而提高了洗涤剂的洗涤效果。因此，在洗涤剂中添加酶制剂可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷或无磷的方向发展，减少对环境的污染。第一百零三页，讲稿共一百六十四页哦已商品化的洗涤剂用酶有已商品化的洗涤剂用酶有：l蛋白酶l淀粉酶l脂肪酶l纤维素酶第一百零四页，讲稿共一百六十四页哦（4 4）助溶剂）助溶剂 l在配制高浓度的液体洗涤剂时，往往有些活性物不能完全溶解，加入助溶剂就是为了解决这个问题。常用的助溶剂有乙醇、尿素、聚乙二醇、甲苯磺酸盐等。凡能减弱溶质及溶剂的内聚力，增加溶质与溶剂的吸引力而对洗涤功能无害、价格低廉的物质都可用作助溶剂第一百零五页，讲稿共一百六十四页哦（5 5）荧光增白剂）荧光增白剂 l荧光增白剂（FluorescentBrighteners，以下简称FB）是一种无色的荧光染料。经FB处理过的物品，在含紫外光源（如日光）照射下看上去白色的更白，有色的更艳，增强了外观的美感。在合成洗涤剂中添加适量和适当的FB，不但能改善粉状洗涤剂的外观，提高洗衣粉粉体的白度，同时还能增加被洗涤织物的白度或鲜艳度，改善洗涤效果，提高合成洗涤剂本身的商业价值。因此FB已成为合成洗涤剂配方中不可缺少的重要组分。第一百零六页，讲稿共一百六十四页哦（6 6）香精）香精l一个受消费者喜爱的洗涤剂，不仅具有优良的性能，并且使人有愉快的香味，使织物、毛发洗涤后留有清新香味。香精是由多种香料组成，与洗涤剂组分有良好配伍性，在pH911是