(5)--2.2 表面活性剂在溶液中的性质.ppt

第二章 表面活性剂2.2 表面活性剂表面活性剂在溶液中的性质在溶液中的性质主目录Saa2024/1/20亲水基力图进入水中，亲水基力图进入水中，疏水基则力图离开水伸向空气，疏水基则力图离开水伸向空气，Saa在界面上相对聚集，这种现象叫做在界面上相对聚集，这种现象叫做“吸附吸附”。由于吸附，溶液的表面张力降低。由于吸附，溶液的表面张力降低。返 回 结 束主 页表面活性剂在溶液中的性质表面活性剂在溶液中的性质亲水基被水吸引，单分子状态溶于水。空气空气极稀极稀溶液溶液表面张力几乎不变表面张力几乎不变亲油基被排斥转动，为求稳定，亲水基留在水中，亲油基伸向空气。稀稀溶液溶液表面张力开始下降表面张力开始下降空气空气Saa随浓度变化随浓度变化Saa溶液的变化溶液的变化空气空气表面形成Saa的分子膜隔开气液两相；内部的Saa亲水基向外，亲油基向内，形成胶团。空气空气溶液表面分子膜中的Saa不随Saa的增加而改变，表面张力也不变。临界胶束浓度临界胶束浓度的溶液的溶液表面张力降至最低表面张力降至最低大于临界胶束浓度的溶液大于临界胶束浓度的溶液表面张力不变表面张力不变C一、临界胶束浓度一、临界胶束浓度 CMC (Critical Micell Concentration)指表面活性剂分子或离子在溶液中开始形成胶束的最低浓度。胶束胶束两亲分子在水中达一定浓度时，其非极性两亲分子在水中达一定浓度时，其非极性部分会部分会互相吸引互相吸引，使憎水基向里、亲水基，使憎水基向里、亲水基向外，自发形成向外，自发形成有序的聚集体有序的聚集体。胶束结构示意图胶束结构示意图2024/1/20a.a.球形胶束球形胶束胶束的形状胶束的形状b.b.棒状胶束棒状胶束c.c.层状胶束层状胶束脂质双层与细胞膜脂质双层与细胞膜2024/1/20临界胶束浓度时临界胶束浓度时溶液的性质：溶液的性质：在在CMC附近，表附近，表面活性剂溶液的许多面活性剂溶液的许多性质都会出现转折，性质都会出现转折，如表面张力、电导率、如表面张力、电导率、去污能力等去污能力等。CMC转转折折CMC是是表面活性剂用量的表面活性剂用量的参考值。参考值。表表面面活活性性剂剂水水溶溶液液其其浓浓度度只只有有稍稍高高于于其其CMC值值时时，才才能能充充分显示其作用。分显示其作用。表面张力：表面张力：表面张力仪表面张力仪 最大气泡法最大气泡法电导率：电导率：电导率仪电导率仪CMC的测定：的测定：2024/1/20影响临界胶束浓度的因素影响临界胶束浓度的因素1.表面活性剂的碳氢链长度碳链越长，2.碳氢链分支 同碳数，疏水碳链有分支，CMC小3.极性基团的位置极性基团靠近碳链中间的，4.碳氢链中其它取代基的影响碳链中存在极性基团,5.疏水链的性质疏水链越大，CMC值较大CMC较大CMC较大CMC越小2024/1/206.亲水基团的种类 离子型Saa非离子型Saa7.温度的影响离子型 非离子型影响临界胶束浓度的因素影响临界胶束浓度的因素CMC较大CMC较小(浊点)(克拉夫特点 )溶解度随温度上升缓慢，当温度上升到某一值时溶解度随温度上升而迅速增大，把该温度称为克拉夫特点。随温度升高，透明溶液逐渐变混浊的临界温度称为浊点。以上以下2024/1/20 傅鹰先生突出贡献的物理学家、化学家和教育学家。中国胶体科学的奠基人，在胶体和表面化学方面作出卓越贡献。主攻表面现象和吸附作用，旁及多种胶体体系。国家危难时，傅鹰先生萌生了科技救国的想法，赴美留学，放弃国外的优厚待遇，学成归来、建设祖国。他潜心研究，勇于探索，取得了系统而有开创性的丰硕成果，受到国际学术界的重视和好评。正是因为有许许多多像傅鹰先生一样的爱国人士，才有中国今天科学事业的蒸蒸日上。踏实努力、坚持不懈的科研精神，为国家做贡献。2024/1/201.亲水亲水-亲油平衡值亲油平衡值(Hydrophile-Lipophile Balance)指表面活性剂的亲水基和疏水基之间在大指表面活性剂的亲水基和疏水基之间在大小和力量的平衡关系。反映这一平衡程度小和力量的平衡关系。反映这一平衡程度的量称为亲水的量称为亲水-亲油平衡值（亲油平衡值（HLB值值）。）。阴、阳离子型阴、阳离子型Saa的的HLB值为值为1-40非离子表面活性剂的非离子表面活性剂的HLB值为值为1-20下 页返 回结 束主 页二、二、亲水亲水-亲油平衡值亲油平衡值相对值相对值标准标准石蜡石蜡 油酸油酸 聚乙二醇聚乙二醇十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠HLB012040大小亲亲水性好水性好疏疏水性好水性好10疏水性疏水性亲水性亲水性2024/1/20根据表面活性剂的实际用途，选择合适的根据表面活性剂的实际用途，选择合适的HLB值。值。HLB过小，不溶于水；过小，不溶于水；HLB过大，不能形成胶束过大，不能形成胶束。2.2.表面活性剂表面活性剂HLB值的应用值的应用 下 页返 回结 束主 页HLBHLB与表面活性剂应用关系与表面活性剂应用关系 亲油亲油|亲水亲水 HLBHLB值值 0 0 1 1 3 3 6 6 7 7 8 8 1010 12 12 13 1513 15 18 20 18 20|消泡消泡|润湿剂润湿剂|增溶剂增溶剂|石蜡石蜡 W/O乳化剂乳化剂|去污去污|聚乙二醇聚乙二醇|渗透作用渗透作用|O/W 乳化剂乳化剂|作为选择表面活性剂的依据作为选择表面活性剂的依据2024/1/203.HLB的获取的获取 如何获知一种表面活性剂的HLB值？查阅手册通过实验获得通过计算获得3.HLB的获取的获取通过实验获得水溶法：在常温下将表面活性剂加入水中，依据其在水中的溶解性能和分散状态，估算其大致的HLB值范围。此法粗放，适宜于HLB值的大致估算。2024/1/20HLB值值=亲亲水基质量水基质量亲水基质量亲水基质量+憎水基质量憎水基质量100/5100/5a a.非离子型非离子型多元醇脂肪酸酯多元醇脂肪酸酯HLB =20(1-S/A)聚乙二醇、多元醇聚乙二醇、多元醇020通过计算获得S皂化值：皂化1g样品所需要的KOH的mg数。A酸值：中和1g样品所需要的KOH的mg数，它反应了样品中游离脂肪酸的含量。例：Span20为失水山梨醇单月桂酸酯，测得S161.8，A280，则HLB？解：HLB=20(1-161.8/280）8.442024/1/20b.b.离子型离子型HLB=(亲水基团亲水基团HLB)+(亲油基团亲油基团HLB)+7c.c.混合型混合型HLB混合混合=(HLBi qi)qi是组分i的质量分数。2024/1/204.HLB的影响因素的影响因素a.疏水基的影响疏水基的影响疏水性：疏水性：氟代烃基氟代烃基 硅氧烃基硅氧烃基 脂肪族烷烃基、脂肪族烷烃基、环烷烃基环烷烃基 脂肪族烯烃脂肪族烯烃 脂肪族芳香烃脂肪族芳香烃 芳香芳香烃烃 带弱亲水基的烃基。带弱亲水基的烃基。b.亲水基的影响亲水基的影响亲水性：亲水性：硫酸盐基硫酸盐基 磺酸盐基磺酸盐基 氨基氨基 脂脂 羧基羧基羟基羟基 醚键醚键 环氧基。环氧基。2024/1/203.HLB的影响因素的影响因素c.分子形态的影响分子形态的影响亲水基的相对位置亲水基的相对位置位于分子中间时湿润性能比较强。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。位于分子末端时去污能力比较强。亲油基的支链亲油基的支链 有分支结构的湿润性和渗透性好，去污能力较差。有分支结构的湿润性和渗透性好，去污能力较差。亲水基分子亲水基分子d.分子量的影响分子量的影响分子量小的的湿润性和渗透性的较好。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。分子量大的洗涤、分散、乳化能力较好。