第3章表面活性剂的功能与应用PPT讲稿.ppt

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1、第第3章表面活性剂的功章表面活性剂的功能与应用能与应用第1页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/172022/9/172 2表面活性剂表面活性剂润湿作用润湿作用润湿作用润湿作用乳化作用乳化作用乳化作用乳化作用分散作用分散作用分散作用分散作用起泡与消泡起泡与消泡起泡与消泡起泡与消泡增溶作用增溶作用增溶作用增溶作用洗涤作用洗涤作用洗涤作用洗涤作用肥皂、洗涤剂肥皂、洗涤剂肥皂、洗涤剂肥皂、洗涤剂化妆品化妆品化妆品化妆品食品加工食品加工食品加工食品加工纺织工业纺织工业纺织工业纺织工业金属加工金属加工金属加工金属加工石油、建筑石油、建筑石油、建筑石油、建筑功能功能功能功能应用应用应用应用第

2、2页，共79页，编辑于2022年，星期二3.1 增溶作用增溶作用 Solubilization表面活性剂表面活性剂在水溶液中达到在水溶液中达到临界胶束浓度临界胶束浓度后，后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加并形成透明胶体溶液，的溶解度可显著增加并形成透明胶体溶液，这种作用即这种作用即增溶作用增溶作用。3.1.1 增溶作用的定义和特点增溶作用的定义和特点 s/溶解度溶解度C/%没有没有两相界面存在两相界面存在是热力学是热力学稳定体系稳定体系溶液的其他物理性质溶液的其他物理性质没有明显改变没有明显改变。cmc第3页，共79页，编辑于2022

3、年，星期二2022/9/172022/9/174 4表面活性剂表面活性剂3.1.2 3.1.2 增溶作用的方式增溶作用的方式增溶作用的方式增溶作用的方式1 1 非极性分子在胶束内的增溶非极性分子在胶束内的增溶非极性分子在胶束内的增溶非极性分子在胶束内的增溶在胶束内部，被在胶束内部，被在胶束内部，被在胶束内部，被增容的物质完全增容的物质完全增容的物质完全增容的物质完全处于非极性环境处于非极性环境处于非极性环境处于非极性环境中。中。中。中。第4页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/172022/9/175 5表面活性剂表面活性剂2 2 在表面活性剂分子间的增溶在表面活性剂分子间的增溶

4、在表面活性剂分子间的增溶在表面活性剂分子间的增溶 分子结构与表面活性剂类似分子结构与表面活性剂类似分子结构与表面活性剂类似分子结构与表面活性剂类似的极性有机化合物的极性有机化合物的极性有机化合物的极性有机化合物栅栏之间栅栏之间栅栏之间栅栏之间甚至拉入内部。甚至拉入内部。甚至拉入内部。甚至拉入内部。第5页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/172022/9/176 6表面活性剂表面活性剂3 3 在胶束表面的吸附增溶在胶束表面的吸附增溶在胶束表面的吸附增溶在胶束表面的吸附增溶既不溶于水也不溶于油的既不溶于水也不溶于油的既不溶于水也不溶于油的既不溶于水也不溶于油的小分子极性有机化合物小

5、分子极性有机化合物小分子极性有机化合物小分子极性有机化合物在胶束表面增容在胶束表面增容在胶束表面增容在胶束表面增容第6页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/172022/9/177 7表面活性剂表面活性剂4 4 聚氧乙烯基间的增溶聚氧乙烯基间的增溶聚氧乙烯基间的增溶聚氧乙烯基间的增溶以聚氧乙烯基为亲水基的以聚氧乙烯基为亲水基的以聚氧乙烯基为亲水基的以聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂包裹在胶束外层的长链中包裹在胶束外层的长链中包裹在胶束外层的长链中包裹在胶束外层的长链中 第7页，共79页，编辑于2022年，星期二增溶量：增溶量：1

6、00mL已标定的浓度的表面已标定的浓度的表面活性剂溶液中，滴加被增溶物，当达饱活性剂溶液中，滴加被增溶物，当达饱和和开始开始析出时的物质的量（析出时的物质的量（mol）42 1 3第8页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂93.1.3 增溶作用的主要影响因素增溶作用的主要影响因素3.1.3.1 表面活性剂的化学结构表面活性剂的化学结构1.非离子型阳离子型非离子型阳离子型 阴离子型阴离子型2.胶束越大，增溶量越大。胶束越大，增溶量越大。3.直链型支链型直链型支链型4.疏水基含有极性基团疏水基含有极性基团 第9页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9

7、/17表面活性剂表面活性剂103.1.3.2 被增溶物的化学结构被增溶物的化学结构3.1.3.3 温度的影响温度的影响链长、不饱和度、支链、环化程度链长、不饱和度、支链、环化程度有个问题？有个问题？第10页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂113.1.3.4 添加无机电解质的影响添加无机电解质的影响3.1.3.5 有机添加剂的影响有机添加剂的影响添加极性物质添加极性物质:会对另一种极性物质的会对另一种极性物质的增容度降低；增容度降低；添加非极性物质添加非极性物质:会使胶束胀大，有利于会使胶束胀大，有利于极性有机物的增容。极性有机物的增容。第11页，共79

8、页，编辑于2022年，星期二3.1.4 增溶作用的应用增溶作用的应用乳液聚合：乳液聚合：开采石油：开采石油：SAS+助剂助剂+油混合搅动形成胶束溶液，能溶解原油。油混合搅动形成胶束溶液，能溶解原油。胶片生产胶片生产洗涤剂洗涤剂第12页，共79页，编辑于2022年，星期二3.2 乳化与破乳作用乳化与破乳作用 一种或多种液体以微小液滴状分散到一种或多种液体以微小液滴状分散到另一种不相混溶的液体中所形成的另一种不相混溶的液体中所形成的多相多相分散体系分散体系，称为乳状液。这种形成乳，称为乳状液。这种形成乳状液的过程称为乳化。状液的过程称为乳化。液滴粒径（mm）乳液的外观 1mm0.1 1mm0.05

9、0.1mm 0.05 mm白色乳状液泛蓝光的乳液灰白半透明液透明液体分散相分散相(内相、不连续相内相、不连续相)分散介质分散介质(外相、连续相外相、连续相)水相水相/油相油相第13页，共79页，编辑于2022年，星期二3.2.1 乳状液的类型及形成乳状液的类型及形成v 乳状液的类型乳状液的类型1 水包油水包油 O/W2 油包水油包水 W/O3 套圈型套圈型O/W/O、W/O/W 1.稀释法：牛奶可用水稀释，是稀释法：牛奶可用水稀释，是O/W型，原油是型，原油是W/O型，可用油稀释；型，可用油稀释；2.染料法：水溶性染料加入乳液中，溶液显色染料法：水溶性染料加入乳液中，溶液显色O/W型，型，分散

10、液滴显为分散液滴显为W/O.3.电导法电导法:O/W型型,导电性好，导电性好，W/O型导电性差型导电性差4.滤纸湿润法：若迅速铺展，在中心留下油滴，则为滤纸湿润法：若迅速铺展，在中心留下油滴，则为O/W1234v 乳状液的类型的鉴别乳状液的类型的鉴别第14页，共79页，编辑于2022年，星期二3.2.1.2 影响乳状液类型的主要因素影响乳状液类型的主要因素1、相体积（相体积（25.98%74.02%）：根据液珠相体积分数）：根据液珠相体积分数可判断乳状液类型可判断乳状液类型2、乳化剂的分子结构和性质：易溶于水乳化剂形成乳化剂的分子结构和性质：易溶于水乳化剂形成O/W乳乳状液状液3、乳化器的材质

11、乳化器的材质4、两相的聚结速度两相的聚结速度第15页，共79页，编辑于2022年，星期二3.2.2 影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素乳化乳化第16页，共79页，编辑于2022年，星期二例例1 1、将、将1g1g油滴散成半径为油滴散成半径为1nm 1nm 的小油滴（视为球形）其的小油滴（视为球形）其表面积增加了多少倍？表面积增加了多少倍？解：对大油滴解：对大油滴 对小油滴对小油滴 ()()第17页，共79页，编辑于2022年，星期二183.2.2 影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素乳状液属于分散体系，两相间存在巨大的界面积，是热力学不稳乳状液属于分散体系，两相间存在巨大的界

12、面积，是热力学不稳定体系！定体系！乳化乳化第18页，共79页，编辑于2022年，星期二3.2.2 影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素乳状液属于分散体系，两相间存在巨大的界面积，是乳状液属于分散体系，两相间存在巨大的界面积，是热力学不稳定体系！热力学不稳定体系！v 表面张力：加入表面张力：加入surfactant，降低表面张力，降低表面张力v 界面膜的性质：加入足量界面膜的性质：加入足量surfactant，选择直链结，选择直链结构构v 界面电荷界面电荷v 乳状液分散介质的黏度：分散相乳状液分散介质的黏度：分散相大，稳定大，稳定v 固体粉末的加入固体粉末的加入第19页，共79页，编辑于

13、2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂203.2.3 乳化剂及其选择依据乳化剂及其选择依据合成表面活性剂合成表面活性剂 高分子化合物高分子化合物天然化合物天然化合物 固体粉末固体粉末 亲油亲油|亲水亲水 HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 20|消泡|润湿剂|增溶剂|石蜡 W/O乳化剂乳化剂|去污|聚乙二醇|渗透作用|O/W 乳化剂乳化剂|1、HLB值法值法第20页，共79页，编辑于2022年，星期二v 乳化剂与分散相的乳化剂与分散相的亲和性。亲和性。v 乳化剂的乳化剂的配伍作用配伍作用v 乳化剂体系的乳化剂体系的特殊要求特殊要求 食品、化妆品用乳

14、化剂应无毒、无特殊气味。食品、化妆品用乳化剂应无毒、无特殊气味。冰淇淋用硬脂酸单甘油醋作乳化剂。冰淇淋用硬脂酸单甘油醋作乳化剂。雪花膏等则用司潘雪花膏等则用司潘吐温混合乳化剂吐温混合乳化剂v 乳化剂的制造工艺不宜过分复杂，原料来源应丰富；乳化剂的制造工艺不宜过分复杂，原料来源应丰富；使用要方便。使用要方便。3.2.3 乳化剂及其选择依据乳化剂及其选择依据第21页，共79页，编辑于2022年，星期二2、转相温度转相温度PIT法（法（Phase Inversion Temperature）主要针对主要针对 非离子非离子表面活性剂表面活性剂 浊点浊点 Cloud Point 温度高低温度高低 第22

15、页，共79页，编辑于2022年，星期二3.2.4 乳化剂的破乳乳化剂的破乳乳状液属于分散体系，两相间存在巨大的界面积，是热力学不乳状液属于分散体系，两相间存在巨大的界面积，是热力学不稳定体系！稳定体系！第23页，共79页，编辑于2022年，星期二物理法物理法：离心法离心法 电沉积法电沉积法 超声波法超声波法 过滤法过滤法化学法：化学法：破乳剂破乳剂 顶替作用顶替作用 湿润作用湿润作用 絮凝作用絮凝作用破坏界面膜破坏界面膜3.2.4 乳化剂的破乳乳化剂的破乳第24页，共79页，编辑于2022年，星期二3.2.5 乳化和破乳的应用乳化和破乳的应用农药生产、金属加工、沥青乳化农药生产、金属加工、沥青

16、乳化食品、化妆品食品、化妆品原油开采原油开采第25页，共79页，编辑于2022年，星期二3.3 润湿功能润湿功能润湿润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。第26页，共79页，编辑于2022年，星期二n 固固液界面（润湿作用）液界面（润湿作用）在等温等压条件下，单位面积的液面与固体表面粘附时对外所作的最大功称为粘附功，它是液体能否润湿固体的一种量度。粘附功越大，液体越能润湿固体，液-固结合得越牢。在粘附过程中，消失了单位液体表面和固体表面，产生了单位液-固界面。粘附功就等于这个过程表面吉布斯自由能变化值的负值。第27页，共79页，编辑于2

17、022年，星期二粘附功粘附功(work of adhesion)第28页，共79页，编辑于2022年，星期二浸湿功浸湿功(work of immersion)等温、等压条件下，将具有单位表面积的固体可逆地浸入液体中所作的最大功称为浸湿功，它是液体在固体表面取代气体能力的一种量度。只有浸湿功大于或等于零，液体才能浸湿固体。在浸湿过程中，消失了单位面积的气、固表面，产生了单位面积的液、固界面，所以浸湿功等于该变化过程表面自由能变化值的负值。第29页，共79页，编辑于2022年，星期二浸湿功浸湿功(work of immersion)第30页，共79页，编辑于2022年，星期二铺展系数铺展系数(sp

18、reading coefficient)等温、等压条件下，单位面积的液-固界面取代了单位面积的气固界面并产生了单位面积的气液界面，这过程表面自由能变化值的负值称为铺展系数，用S表示。若S0，说明液体可以在固体表面自动铺展。第31页，共79页，编辑于2022年，星期二铺展系数铺展系数(spreading coefficient)第32页，共79页，编辑于2022年，星期二v由于目前由于目前还难以从以从实验上上测定固定固-气与固气与固-液界面液界面张力力，所，所以以上都只是在理以以上都只是在理论上的分析，在上的分析，在实际工作中不可能作工作中不可能作为判断的依据。判断的依据。v由于由于发现润湿湿现

19、象象还与接触角有关，而接触角可以通与接触角有关，而接触角可以通过实验来来测定，因此可以和以上内容相定，因此可以和以上内容相结合，作合，作为解解释润湿湿现象的依据。象的依据。第33页，共79页，编辑于2022年，星期二接触角接触角(contact angle)在气、液、固三相交界点，气-液与固-液界面张力之间的夹角称为接触角，通常用q表示。若接触角大于90，说明液体不能润湿固体，如汞在玻璃表面；若接触角小于90，液体能润湿固体，如水在洁净的玻璃表面。接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算：第34页，共79页，编辑于2022年，星期二接触角接触角(contact angle)lsgANM s

20、-l s-g l-g 接触角的大小由三种界面接触角的大小由三种界面张力的相对大小决定。张力的相对大小决定。使液滴铺开使液滴铺开使液滴收缩使液滴收缩使液滴收缩使液滴收缩Young方程方程:第35页，共79页，编辑于2022年，星期二p 接触角接触角(contact angle)YoungYoung方程方程（1 1）完全润湿）完全润湿 时，时，YoungYoung方程不成立，方程不成立，但液体仍然可以在固体表面完全铺展开来；但液体仍然可以在固体表面完全铺展开来；（2 2）润湿）润湿 固体能为液体所润湿；固体能为液体所润湿；第36页，共79页，编辑于2022年，星期二接触角接触角(contact a

21、ngle)（3 3）不润湿）不润湿 固体不能为液体所润湿；固体不能为液体所润湿；YoungYoung方程方程第37页，共79页，编辑于2022年，星期二接触角(contact angle)接触角的示意图：第38页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂393.3.2 表面活性剂的润湿作用表面活性剂的润湿作用这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫润湿作用润湿作用1 在固体表面发生定向吸附在固体表面发生定向吸附2 提高液体的湿润能力提高液体的湿润能力第39页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂

22、403.3.3 润湿剂润湿剂这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂叫做叫做湿润剂湿润剂位于分子位于分子中间中间时湿润性能比较强时湿润性能比较强位于分子位于分子末端末端时去污能力比较强时去污能力比较强亲油基亲油基 有分支结构有分支结构的湿润性和渗透性的湿润性和渗透性较好较好 去污能力较差去污能力较差亲水基位置亲水基位置1 分子结构分子结构2 性质性质阴离子型阴离子型分子量小的分子量小的的湿润性和渗透性的的湿润性和渗透性的较好较好分子量大的分子量大的洗涤、分散、乳化能力洗涤、分散、乳化能力较好较好分子量分子量非离子型非离子型第40页，共79

23、页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂413.3.4 表面活性剂在润湿方面的应用表面活性剂在润湿方面的应用1 矿物的泡沫浮选：矿物的泡沫浮选：硫化矿含硫捕集剂硫化矿含硫捕集剂 氧化矿：含氧或氮的活性剂氧化矿：含氧或氮的活性剂2 金属的防锈、缓蚀金属的防锈、缓蚀3 织物的防水、防油处理织物的防水、防油处理4 农药中的应用农药中的应用第41页，共79页，编辑于2022年，星期二3.4 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 打开啤洒、香槟瓶即有大量泡沫出现等，打开啤洒、香槟瓶即有大量泡沫出现等，液体泡沫。液体泡沫。泡沫中连续相是什么？分散相是什么？泡沫中连续相是什么？分散相是什么

24、？面包、蛋糕等弹性大的物质以及面包、蛋糕等弹性大的物质以及泡沫塑料、饼干等为泡沫塑料、饼干等为固体泡沫。固体泡沫。第42页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂43“泡”就是由液体薄膜包围着气体。“泡沫”是气体分散于液体中的分散体系。第43页，共79页，编辑于2022年，星期二（2）、弯曲液体表面的一些性质平液面剖面图剖面图液面正面图液面正面图 向下的大气压力为向下的大气压力为Po，向上的反作用力也为向上的反作用力也为Po 附加压力附加压力Ps：Ps=Po-Po=01）附加压力）附加压力第44页，共79页，编辑于2022年，星期二接触角(contact an

25、gle)接触角的示意图：第45页，共79页，编辑于2022年，星期二凸液面凸液面剖剖面面图图附加压力示意图附加压力示意图产生一个指向液体内部产生一个指向液体内部的附加压力的附加压力Ps。凸面上凸面上受的总压力为：受的总压力为：Po+Ps凹液面凹液面会产生一个指向气体的附加压力。会产生一个指向气体的附加压力。凹面上向下的总压力为：凹面上向下的总压力为：Po-Ps 所以凹面上所受的压力比平面上所以凹面上所受的压力比平面上小。小。剖面图附加压力示意图附加压力示意图第46页，共79页，编辑于2022年，星期二2）Laplace公式公式球形液面球形液面凸面的曲率半径取正值凸面的曲率半径取正值凹面的曲率半

26、径取负值凹面的曲率半径取负值（附加压力总是指向球面的球心）（附加压力总是指向球面的球心）第47页，共79页，编辑于2022年，星期二3.4.1 泡沫的性质泡沫有两种类型：(1)稀泡沫 气体分子以小的球形均匀分布在较粘稠的液体中。气泡周围的液膜较厚，且彼此之间相距较远。每个单独存在的气泡都呈圆球形。(2)浓泡沫（多面体泡沫）气体占的体积分数远大于液体，液体的黏度较小，气泡很容易上升到液体表面，泡沫相互聚集，气泡之间被很薄的液膜隔开，形成一个网状结构。在表面张力和重力的共同影响下，气泡之间的隔膜变薄，而气泡的形状大小各异。第48页，共79页，编辑于2022年，星期二稀泡沫，气泡分离良好，为球形；浓

27、泡沫，气稀泡沫，气泡分离良好，为球形；浓泡沫，气泡紧密堆积，所以形状畸变，不是球形。泡紧密堆积，所以形状畸变，不是球形。稀泡沫稀泡沫浓泡沫浓泡沫第49页，共79页，编辑于2022年，星期二浓泡沫浓泡沫第50页，共79页，编辑于2022年，星期二在泡沫中气相压力是均等的，在泡沫中气相压力是均等的，但液膜中有界面的曲率，在但液膜中有界面的曲率，在平平面状液体内的压力大于弯曲面面状液体内的压力大于弯曲面内的液体压力内的液体压力三个气泡的液膜分界平面图：三个气泡的液膜分界平面图：A部分压力大于部分压力大于B，所以，所以A部分部分液体向液体向B部分流动，使液膜不断部分流动，使液膜不断变薄，由于阻力存在，

28、膜达到变薄，由于阻力存在，膜达到一定厚度后暂时平衡。一定厚度后暂时平衡。B称为称为Plateau边界边界BA第51页，共79页，编辑于2022年，星期二从曲面压力来看，要成为稳定泡沫，从曲面压力来看，要成为稳定泡沫，膜之间夹角应在膜之间夹角应在120最稳定，因为那时图中最稳定，因为那时图中P与与A、B、C间压力差最小间压力差最小。所以。所以在多边形泡沫结构中，多为六边形结构，就是因为这个角在多边形泡沫结构中，多为六边形结构，就是因为这个角度最稳定。度最稳定。第52页，共79页，编辑于2022年，星期二3.4.1.2 泡沫的破坏机制粗分散体系，热力学不稳定状态，泡沫会自动破坏（1）泡沫液膜的排液

29、 液膜看作毛细管，液体从膜中排出的速度膜厚4 排液的主要原因：重力排液 存在密度差，液膜在重力作用下向下排液使液膜减薄。重力排液仅在液膜较厚时起主要作用。表面张力排液（2）气泡内气体的扩散第53页，共79页，编辑于2022年，星期二表面张力排液膜的夹角是120时，A和B之间的压差最小，因此，多边形泡沫结构中多是六边形的。Plateau边界第54页，共79页，编辑于2022年，星期二气泡内气体的扩散当液膜不破裂时，泡沫还会因气体的扩散而破坏。小气泡内的压力大气泡内的压力，气泡通过液膜向大气泡排气。小气泡变小、消失。液面上的气泡会通过液膜直接向大气排气。气泡破灭。第55页，共79页，编辑于2022

30、年，星期二2022/9/17表面活性剂561 低表面张力低表面张力:液体易起泡液体易起泡泡沫的稳定性与那些条件相关呢？泡沫的稳定性与那些条件相关呢？2 界面膜的性质：界面膜的性质：3 表面张力的修复作用表面张力的修复作用4 表面电荷表面电荷5 泡内气体的扩散泡内气体的扩散第56页，共79页，编辑于2022年，星期二（1）表面张力）表面张力p 降低液体的表面张力，有利于生成泡沫。降低液体的表面张力，有利于生成泡沫。p 在当界面膜有一定的强度，能形成多面体泡沫在当界面膜有一定的强度，能形成多面体泡沫 时，时，低表面张力有助于泡沫的稳定。低表面张力有助于泡沫的稳定。p 不是泡沫不是泡沫稳稳定的决定因

31、素。定的决定因素。丁醇水溶液的丁醇水溶液的表面活性表面活性剂剂水溶液水溶液的的第57页，共79页，编辑于2022年，星期二（2）表面张力的自修复作用）表面张力的自修复作用表面张力的修复作用：在泡沫受到外力冲击时，有使液膜厚度和强度恢复的作用。Gibbs弹性。外界冲击(震动、尘埃碰撞、气流冲击）及液膜受重力排液时 局部表面张力梯度的形成。对于泡沫的稳定性来说，表面活性剂使液膜具有Gibbs弹性比降低表面张力更重要。第58页，共79页，编辑于2022年，星期二表面活性剂向变形处迁移的方式：表面活性剂向变形处迁移的方式：自低表面张力区迁移之高表面张力区。自低表面张力区迁移之高表面张力区。溶液中的表面

32、活性剂分子吸附至表面，恢复表面分子的溶液中的表面活性剂分子吸附至表面，恢复表面分子的密度，使受到冲击的液膜表面张力恢复到原来值。密度，使受到冲击的液膜表面张力恢复到原来值。虽然虽然恢复到原来恢复到原来值值，但液膜厚度不能恢复，泡沫，但液膜厚度不能恢复，泡沫稳稳定性定性较较差，如一般的醇差，如一般的醇类类水溶水溶液。液。第59页，共79页，编辑于2022年，星期二(3)气体的透过性气体的透过性气体透过性与表面吸附膜的紧密程度有关。表面吸附气体透过性与表面吸附膜的紧密程度有关。表面吸附分子排列越紧密，表面粘度越高，气体透过性越差，分子排列越紧密，表面粘度越高，气体透过性越差，泡沫稳定性越好。如在十

33、二烷基硫酸钠溶液中加入月泡沫稳定性越好。如在十二烷基硫酸钠溶液中加入月桂醇桂醇第60页，共79页，编辑于2022年，星期二（4）界面膜的性质界面膜的性质 表面粘度表面粘度 液膜的强度主要取决于表面吸附膜的坚固性，而坚固性通常用表面粘度来度量。液膜的强度主要取决于表面吸附膜的坚固性，而坚固性通常用表面粘度来度量。表面粘度通常由表面活性分子在表面上所构成的单分子层产生。表面粘度通常由表面活性分子在表面上所构成的单分子层产生。凡是表面粘度较高的体系，所形成泡沫的寿命也较长。如表面活性不高的蛋白质和明凡是表面粘度较高的体系，所形成泡沫的寿命也较长。如表面活性不高的蛋白质和明胶溶液。胶溶液。液体内部粘度

34、的增加也有利于泡沫的稳定，但仅是辅助影响因素。液体内部粘度的增加也有利于泡沫的稳定，但仅是辅助影响因素。界面膜的弹性界面膜的弹性 表面活性高、分子较大，扩散系数较小的物质较好。表面活性高、分子较大，扩散系数较小的物质较好。第61页，共79页，编辑于2022年，星期二稳定作用顺序：-N-极性取代酰胺未取代酰胺硫酰醚甘油醚伯醇 -带有C10疏水基的烷基硫酸盐和烷基季铵盐泡沫寿命长 -蛋白质分子大，泡沫寿命长 -疏水基分支较多的表面活性剂所形成泡沫稳定性差。不饱和烯烃硫酸酯盐水溶液泡沫稳定性差；直链十二酸钾、十二烷基硫酸钠溶液泡沫稳定性好。表面粘度并不是越高越好，还需要考虑界面膜弹性。-十六醇形成的

35、泡沫液膜表面粘度和强度都很高，但刚性强易破。（4）界面膜的性质界面膜的性质第62页，共79页，编辑于2022年，星期二（5）表面电荷）表面电荷当液膜为离子型表面活性剂所稳定时，液膜的两个面会吸附表面活性剂离子（如C12H25SO4-）而形成两个带同号电荷的表面，反离子扩散分布在膜内溶液中，与表面形成两个扩散双电层。液膜较厚时，这两个双电层不发生作用。当液膜变薄到一定程度，两个双电层发生重叠，液膜两个表面相互排斥。排斥作用主要由双电层的电势和厚度决定。无机电解质的加入对泡沫的稳定不利。第63页，共79页，编辑于2022年，星期二（6）其他影响泡沫稳定性的因素其他影响泡沫稳定性的因素其他因素包括：

36、稳泡剂、固体颗粒、水的硬度和其他因素包括：稳泡剂、固体颗粒、水的硬度和pH值、值、压力、气泡大小分布以及温度等。压力、气泡大小分布以及温度等。在影响泡沫稳定的因素中，液膜的强度是最重要的。在影响泡沫稳定的因素中，液膜的强度是最重要的。表面活性剂表面吸附分子排列的紧密性和牢固性是最重要表面活性剂表面吸附分子排列的紧密性和牢固性是最重要的因素。的因素。第64页，共79页，编辑于2022年，星期二3.4.2 起泡和稳泡作用在含有表面活性剂的水溶液中充气或施以搅拌可形成被溶液包围的气泡。（起泡性和稳泡性问题）第65页，共79页，编辑于2022年，星期二（1）表面活性剂的起泡力）表面活性剂的起泡力起泡力

37、的表征：表面活性剂降低水的表面张力的能力，降低表面张力的能力越强起泡力的表征：表面活性剂降低水的表面张力的能力，降低表面张力的能力越强,起起泡力越强。泡力越强。加压通气或搅拌等方式对体系做功：加压通气或搅拌等方式对体系做功：W外外=E=A E泡沫泡沫产生前后体系的能量差生前后体系的能量差W外外一定，一定，越低，越低，A越大，起泡越容易。越大，起泡越容易。(2)表面活性剂的稳泡性表面活性剂的稳泡性第66页，共79页，编辑于2022年，星期二常用起泡剂常用起泡剂阴离子表面活性剂 羧酸盐 硫酸盐 磺酸盐 琥珀酸单酯磺酸钠脂肪酸盐邻苯二甲酸单脂肪醇酯钠盐脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠烷基硫酸盐烷基硫酸乙醇胺盐

38、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠烷基磺酸盐烷基苯磺酸盐脂肪醇聚氧乙烯醚单琥珀酰胺磺酸二钠脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯铵盐磺酸钠N-脂肪酰基乙醇胺琥珀酸单酯磺酸二钠脂肪酰胺琥珀酸单酯磺酸二钠第67页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂683.4.2 表面活性剂的起泡和稳定作用表面活性剂的起泡和稳定作用1 表面活性剂的起泡性表面活性剂的起泡性表面活性剂在外界作用下产生气泡的难易程度表面活性剂在外界作用下产生气泡的难易程度加压通气、搅拌加压通气、搅拌p=2/R第68页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂692 表面活性剂的稳泡性表面活性

39、剂的稳泡性稳泡剂稳泡剂天然化合物天然化合物高分子化合物高分子化合物合成表面活性剂合成表面活性剂第69页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂70在制糖、制药、微生物工程、发酵酿造工业以及减压蒸馏、溶液浓缩和机械洗涤过程中泡沫太多，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。3.4.3 表面活性剂的消泡作用表面活性剂的消泡作用第70页，共79页，编辑于2022年，星期二消消 泡泡 剂剂1 降低局部表面张力降低局部表面张力2 破坏界面膜的弹性破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用使其失去自动修复作用3 降低膜黏度降低膜黏度4 固体颗粒固体颗粒1 天然

40、油脂、矿物油天然油脂、矿物油2 固体颗粒固体颗粒3 合成表面活性剂合成表面活性剂第71页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂72洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。3.5 洗涤和去污作用洗涤和去污作用 洗涤体系是复杂的多相分散体系，洗涤体系是复杂的多相分散体系，润湿、渗透、吸附、润湿、渗透、吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物理的化学的过等等

41、的物理的化学的过程程第72页，共79页，编辑于2022年，星期二加入表面活性剂后，憎水加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面和吸附基团朝向织物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱在污垢上，使污垢逐步脱离表面。离表面。污垢悬在水中或随泡沫浮到污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被水面后被去除，洁净表面被活性剂分子占领。活性剂分子占领。其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明：其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明：第73页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂743 影响表面活性剂洗涤作用的因素影响表面活性剂洗涤作用的因素1 表面或

42、表面张力表面或表面张力2 表面活性剂在界面上的吸附状态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表面活性剂的分子结构4 乳化与起泡作用乳化与起泡作用5 表面活性剂的增溶作用表面活性剂的增溶作用 6 黏附强度黏附强度第74页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂754 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非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂两性表面活性剂两性表面活性剂粉状洗涤剂粉状洗涤剂民用洗涤剂民用洗涤剂工业洗涤剂工业洗涤剂第75页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表

43、面活性剂76液体洗涤剂液体洗涤剂洗发香波洗发香波餐具洗涤剂餐具洗涤剂轻垢液体洗涤剂轻垢液体洗涤剂重垢液体洗涤剂重垢液体洗涤剂第76页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂773.6 分散和絮凝作用分散和絮凝作用 涂料涂料墨水墨水消字液消字液改正液改正液分散的作用分散的作用感光材料感光材料纳米材料纳米材料钻井泥浆钻井泥浆油墨油墨第77页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂78絮凝的作用絮凝的作用废水、污水的处理废水、污水的处理聚丙烯酰胺共聚物阳离子絮凝剂聚丙烯酰胺共聚物阳离子絮凝剂 聚乙烯醇聚乙烯醇第78页，共79页，编辑于2022年，星期二2022/9/17表面活性剂表面活性剂793.7 表面活性剂的其他功能表面活性剂的其他功能 1 柔软平滑作用柔软平滑作用2 抗静电作用抗静电作用3 杀菌功能杀菌功能第79页，共79页，编辑于2022年，星期二