表面活性剂的性能与应用原理.ppt

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1、3表面活性剂表面活性剂（SAASAA）的性能与应用原理的性能与应用原理n n 前言n n3.1 表面活性剂（SAA）的定义 n n SAA的分类、结构特征n n3.1.2 表面活性剂的性能n n SAA在复配型精细化学品中的作用n n SAA复配的应用与规律1 1无处不在的无处不在的SAAn n绿茶冰淇淋配方：绿茶冰淇淋配方：n n绿茶汁绿茶汁5 5，全脂淡乳粉，全脂淡乳粉9.39.3，稀奶油，稀奶油2525，甘油硬脂，甘油硬脂酸脂酸脂0.20.2，白砂糖，白砂糖1515，明胶明胶0.40.4，羧甲基纤维素，羧甲基纤维素钠钠0.10.1，水，水4545。n n制备工艺制备工艺 白砂糖、稀奶油、

2、全脂淡奶粉、白砂糖、稀奶油、全脂淡奶粉、稳定剂、乳化剂、水稳定剂、乳化剂、水 混合配料混合配料均质均质杀菌杀菌冷却冷却加茶汁加茶汁老化老化凝冻凝冻灌注灌注包装包装 检验检验成品。成品。n n甘油硬脂酸脂甘油硬脂酸脂 SAA:SAA:食品乳化剂食品乳化剂 作用：作用：n n乳化、分散、发泡乳化、分散、发泡n n保型性的改善：保型性的改善：增加室温下冰淇淋的耐热增加室温下冰淇淋的耐热性性n n贮藏性的改善：贮藏性的改善：减少贮藏中制品的变化减少贮藏中制品的变化n n防止或控制粗大冰晶形成，使防止或控制粗大冰晶形成，使冰淇淋的组织细腻冰淇淋的组织细腻 2 2其它其它n n塑料制品中的抗静塑料制品中的

3、抗静电剂电剂n n洗涤用品洗涤用品n n化妆品化妆品n n车用化学品等等车用化学品等等3 3表面活性剂（表面活性剂（SAA）的定义）的定义n n表面张力n n表面活性剂定义4 43.1.1表面张力表面张力n n表面n n表面张力5 5表面表面n n界面：界面：相与相之间的接触面相与相之间的接触面 固液、固固、固气、固液、固固、固气、液液、液气液液、液气n n表面表面 两相中一相为气相时形成两相中一相为气相时形成的界面的界面 固气、液气固气、液气n n说明说明 界面实际上并不是一个几界面实际上并不是一个几何面，它通常是约几个分何面，它通常是约几个分子厚度的过渡区子厚度的过渡区 6 6表面张力表面

4、张力n n现象存在表面张力导致存在表面张力导致 n n产生原因、定义 n n导致结果 7 7现象现象n n露珠在荷叶、草叶露珠在荷叶、草叶露珠在荷叶、草叶露珠在荷叶、草叶上呈球形而不是铺上呈球形而不是铺上呈球形而不是铺上呈球形而不是铺在叶面上在叶面上在叶面上在叶面上 n n水银落到地上散落水银落到地上散落呈小球而不是其它呈小球而不是其它形状形状 n n曲别针或一角硬币曲别针或一角硬币可浮在水面可浮在水面8 8捅破有棉线肥皂水的肥皂膜捅破有棉线肥皂水的肥皂膜9 9表面张力产生原因、定义表面张力产生原因、定义n n原因原因 液体内部分子受力平液体内部分子受力平衡衡 表面层分子受力不平表面层分子受力

5、不平衡；合力指向液体内衡；合力指向液体内部，表面层分子有被部，表面层分子有被拉进液体内部趋势拉进液体内部趋势n n定义定义 1010表面张力定义表面张力定义n n宏观表现为液体表面有收缩趋势（从而处于表面层内分子数减少），或者说表面恒有一种抵抗表面扩张的力，即表面张力（，亦有用表示的）n n其物理意义是垂直作用于单位长度相表面上的力。单位为：N m-11111导致结果导致结果n n体系表面积越大、能量越高（界面相同）表面层分子要比内部分子多出一部分能量，表面层分子要比内部分子多出一部分能量，即表面能即表面能(E)(E)表面能等于表面张力表面能等于表面张力()()和表面积和表面积(A)(A)的乘

6、的乘积，即：积，即：E=A E=A 12123.1.2表面活性剂定义表面活性剂定义n n纯溶剂的表面张力定值（恒定值（恒T T、P P）纯液体表面能的降低只能通过缩小表面积来实纯液体表面能的降低只能通过缩小表面积来实现现(叶面的水滴、水银球为球形的原因叶面的水滴、水银球为球形的原因)：E E=A =A n n溶液的表面张力：可变（恒T、P下）n nSAA定义1313溶液的表面张力溶液的表面张力（可随溶质浓度而变（可随溶质浓度而变（可随溶质浓度而变（可随溶质浓度而变）n n第一类：曲线第一类：曲线3 3 增加略有上升，常接近于直线增加略有上升，常接近于直线 如如NaClNaCl溶液溶液n n第二

7、类：曲线第二类：曲线2 2 增加而逐渐下降增加而逐渐下降 在浓度很稀时下降较快，随浓在浓度很稀时下降较快，随浓度增加下降变慢度增加下降变慢 如丁醇溶液如丁醇溶液n n第三类：曲线第三类：曲线1 1 在溶液浓度较稀时，表面张力在溶液浓度较稀时，表面张力急剧下降急剧下降 当溶液的浓度达到一定值后，当溶液的浓度达到一定值后，溶液的表面张力就不再下降了溶液的表面张力就不再下降了如十二烷基苯磺酸钠如十二烷基苯磺酸钠 SAA SAA 1414SAA定义定义(掌握）掌握）n n以很低的浓度就能显著降低溶剂的表面张力的物质1515SAA的分类、结构特征的分类、结构特征n n1 saa结构特征n n2 SAA

8、种类 16161saa结构特征（掌握）结构特征（掌握）n n分子中具两亲结构极性基团：极性基团：亲水基亲水基非极性基团非极性基团(长链烃基长链烃基)：亲油基：亲油基/疏疏水基水基17172SAA种类种类n概述 n种类 1818概述（常见分类方法）概述（常见分类方法）n n按按SAASAA在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型 非离子型、离子型（阴离子、阳离子和两性非离子型、离子型（阴离子、阳离子和两性SAASAA）n n按用途分类按用途分类 如润湿剂、渗透剂、乳化剂、分散剂、柔软剂、抗静电剂、洗涤如润湿剂、渗透剂、乳化剂、分散剂、柔软剂、抗静电剂、洗涤剂等

9、剂等 n n按按SAASAA在水和油中的溶解性在水和油中的溶解性 水溶性和油溶性水溶性和油溶性SAASAAn n按分子量分类按分子量分类 分子量大于分子量大于10 00010 000者称为高分子者称为高分子SAASAA；分子量在；分子量在1000100010 00010 000的的称为中分子量称为中分子量SAASAA；分子量在；分子量在10010010001000的称为低分子量的称为低分子量SAASAAn n前两种常见前两种常见1919saa种类种类（按离子类型）（掌握）（按离子类型）（掌握）n n概述 n n阴离子SAA n n阳离子SAA n n两性离子SAA n n非离子SAAn n特种

10、表面活性剂 2020按离子类型分类：按离子类型分类：即按在水溶液中能否解即按在水溶液中能否解即按在水溶液中能否解即按在水溶液中能否解离及解离后离子类型（亲水基结构）分类离及解离后离子类型（亲水基结构）分类离及解离后离子类型（亲水基结构）分类离及解离后离子类型（亲水基结构）分类2121阴离子阴离子SAAn n定义在水中电离后，亲水基团在水中电离后，亲水基团带负电荷的表面活性剂称带负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂为阴离子表面活性剂n n种类和用途n n说明：阴离子表面活性剂的说明：阴离子表面活性剂的水溶液一般呈中性或碱性，水溶液一般呈中性或碱性，因此一般在中性或碱性环境因此一般在中性或碱性环

11、境下使用下使用 2222阴离子阴离子SAA种类和用途种类和用途2323脂肪族羧酸盐脂肪族羧酸盐(RCOO-M+)n n亲水基为羧基n n包括高级脂肪酸的钾、钠、铵盐以及三乙醇铵盐。如肥皂 n n是历史上开发最早的阴离子表面活性剂，也是重要的洗涤剂，目前仍是皮肤清洁剂的重要品种 2424磺酸盐磺酸盐(RSO3-M+)n n亲水基为为磺酸根(R-S03-)n n包括烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、-烯烃磺酸盐、-磺基单羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐等多种类型。2525硫酸酯盐硫酸酯盐n n脂肪族二元酸与醇类发生酯化反应生成硫酸单酯脂肪族二

12、元酸与醇类发生酯化反应生成硫酸单酯和硫酸双酯，硫酸单酯和碱中和生成的盐叫硫酸和硫酸双酯，硫酸单酯和碱中和生成的盐叫硫酸酯盐。酯盐。RO-SO RO-SO2 2ONaONa（ROSOROSO3 3NaNa）n n与磺酸盐区别与磺酸盐区别 结构：硫酸酯盐中的硫原子不与烃基中的碳原子直接结构：硫酸酯盐中的硫原子不与烃基中的碳原子直接相连相连 性质：最大区别在于硫酸酯盐在酸性条件下可以发生性质：最大区别在于硫酸酯盐在酸性条件下可以发生水解水解n n主要种类：有脂肪醇硫酸酯盐主要种类：有脂肪醇硫酸酯盐(FAS(FAS或或ASAS）和脂肪）和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐（醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐（AESAES）两

13、类）两类 2626烷基苯磺酸盐烷基苯磺酸盐n n种类种类 直链烷基苯（直链烷基苯（LASLAS）：易降解）：易降解 支链烷基苯支链烷基苯ABSABS：不易降解，目前已基本被：不易降解，目前已基本被LASLAS取代取代n n用途用途 烷基苯磺酸钠去污力强、起泡力和泡沫稳定性以及化烷基苯磺酸钠去污力强、起泡力和泡沫稳定性以及化学稳定性好、而且原料来源充足、生产成本低，在民学稳定性好、而且原料来源充足、生产成本低，在民用和工业用清洗剂中有着广泛的用途用和工业用清洗剂中有着广泛的用途 是阴离子表面活性剂中最重要的一种品种，也是中国是阴离子表面活性剂中最重要的一种品种，也是中国合成洗涤剂的主要活性成分。

14、合成洗涤剂的主要活性成分。2727烷基磺酸盐烷基磺酸盐(AS和和SAS)n n通式为通式为RSORSO3 3M(MM(M为碱金属或碱土金属为碱金属或碱土金属)，R R为为C12C12C20C20范围的烷基，其中以十六烷基磺酸盐性能最好，国内商范围的烷基，其中以十六烷基磺酸盐性能最好，国内商品名为品名为601601洗涤剂洗涤剂n n它的毒性和对皮肤的刺激性都比它的毒性和对皮肤的刺激性都比LASLAS低，生物降解性好，低，生物降解性好，是具有很好水溶性、润湿力、除油力的洗涤剂。是具有很好水溶性、润湿力、除油力的洗涤剂。n n用途用途 是配制重垢液体洗涤剂的主要原料。可做个人卫生盥洗制品、是配制重垢

15、液体洗涤剂的主要原料。可做个人卫生盥洗制品、各种洗衣物以及硬表面清洗剂各种洗衣物以及硬表面清洗剂n n使用时常与醇醚硫酸使用时常与醇醚硫酸(AES)(AES)，烯烃磺酸盐烯烃磺酸盐(AOS)(AOS)复配，复配，以弥补以弥补SASSAS在硬水中泡沫性差的缺点在硬水中泡沫性差的缺点 2828-烯烃磺酸盐烯烃磺酸盐n n在硬水中和有肥皂存在时具有很好的起泡力和优良的去污力；毒性低、对皮肤刺激性小、性能温和n n用途：在家庭和工业、清洗中均有广泛的用途。常用在家庭和工业、清洗中均有广泛的用途。常用作个人保护、卫生用品、手洗餐具清洗剂、重作个人保护、卫生用品、手洗餐具清洗剂、重垢衣物洗涤剂、羽毛清洗剂

16、、洗衣用合成皂、垢衣物洗涤剂、羽毛清洗剂、洗衣用合成皂、液体皂以及家庭用和工业用硬表面清洗剂的主液体皂以及家庭用和工业用硬表面清洗剂的主要成分要成分 2929阳离子阳离子SAAn n定义在水溶液中电离时，亲水基团带正电荷的在水溶液中电离时，亲水基团带正电荷的saasaa。其疏水基与阴离子表面活性剂相似。其疏水基与阴离子表面活性剂相似。n n种类n n用途 工业上，直接利用其表面活性的不多，而是利工业上，直接利用其表面活性的不多，而是利用其派生性质。用其派生性质。它除用作纤维柔软剂、抗静电剂、防水剂、染它除用作纤维柔软剂、抗静电剂、防水剂、染色助剂等之外还用作矿物浮选剂、防锈剂、色助剂等之外还用

17、作矿物浮选剂、防锈剂、杀菌剂、防腐剂等杀菌剂、防腐剂等n n说明：阳离子型表面活性剂的水溶液通常显酸性 3030阳离子阳离子SAA种类种类3131两性离子两性离子SAAn n定义定义 通常把亲水基结构中同时含有阳、阴离子的表面活性剂通常把亲水基结构中同时含有阳、阴离子的表面活性剂叫两性表面活性剂。叫两性表面活性剂。n n种类种类 n n用途用途 它在酸、碱溶液中，可分别离解成阳离子或阴离子，是它在酸、碱溶液中，可分别离解成阳离子或阴离子，是近年来发展速度最快的一类表面活性剂近年来发展速度最快的一类表面活性剂 除了有良好的表面活性、去污、乳化、分散、润湿作用除了有良好的表面活性、去污、乳化、分散

18、、润湿作用外，同时具备外，同时具备杀菌、抗静电、柔软杀菌、抗静电、柔软等特性，并有等特性，并有相容性相容性好，易于生物降解好，易于生物降解的优点，因的优点，因 此在民用和工业应用日此在民用和工业应用日趋扩大趋扩大 但目前价格高是其缺陷但目前价格高是其缺陷 3232两性离子两性离子SAA种类种类n n在大多数情况下，在大多数情况下，阳离子部分都是阳离子部分都是由铵盐或季铵盐由铵盐或季铵盐作为亲水基，而作为亲水基，而阴离子部分可以阴离子部分可以是羧酸盐、硫酸是羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐等酯盐、磺酸盐等n n其中阴离子部分其中阴离子部分为羧酸盐，阳离为羧酸盐，阳离子为胺盐的称氨子为胺盐的称氨基酸型、阳

19、离子基酸型、阳离子部分由季铵盐构部分由季铵盐构成的则称为甜菜成的则称为甜菜碱性碱性3333非离子非离子SAAn n定义在水中不电离，其亲水基主要是由一定数在水中不电离，其亲水基主要是由一定数量的含氧基团量的含氧基团(一般为醚键或羟基一般为醚键或羟基)构成的构成的saasaan n种类n n用途 3434非非离离子子SAA种种类类3535非离子非离子SAA用途用途n n特点特点 稳定性高稳定性高，不易受强电解质无机盆类存在的影响，也不，不易受强电解质无机盆类存在的影响，也不易受酸碱的影响：在溶液中不是离子状态易受酸碱的影响：在溶液中不是离子状态 在水及有机溶剂中皆有良好的在水及有机溶剂中皆有良好

20、的溶解性能溶解性能(但结构不同而但结构不同而有所差异有所差异)相容性好相容性好，能很好地复配使用，能很好地复配使用 有良好的有良好的耐硬水耐硬水能力、能力、低起泡性低起泡性的特点的特点n n大多具有良好的乳化、润湿、渗透性能及起泡、大多具有良好的乳化、润湿、渗透性能及起泡、洗涤、稳泡、抗静电、增溶等作用、且无毒。因洗涤、稳泡、抗静电、增溶等作用、且无毒。因此广泛用作纺织业、化妆品、食品、药物等行业，此广泛用作纺织业、化妆品、食品、药物等行业，是目前应用最为广泛的一类是目前应用最为广泛的一类SAASAA之一之一 n n在数量上仅次于阴离子表面活性剂，是一类大量在数量上仅次于阴离子表面活性剂，是一

21、类大量使用的重要品种使用的重要品种3636特种表面活性剂特种表面活性剂3737saa的性能参数的性能参数n n临界胶束浓度（CMC）（定义掌握）n nsaa的亲疏平衡值（HLB）n n浊点（掌握）3838临界胶束浓度（临界胶束浓度（CMC）n n定义定义 表面活性剂形成胶束的最低浓度表面活性剂形成胶束的最低浓度 说明说明n n此时，表面活性剂分子在此时，表面活性剂分子在表面饱和表面饱和，表面张力降低到，表面张力降低到最低值最低值n n胶束胶束：表面活性剂分子三三两两聚集在一起、憎水基靠在一：表面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。起，形成的小胶团。n n影响影响CMCC

22、MC的因素的因素 SAASAA的结构：的结构：n n主要包括主要包括SAASAA的碳氢链链长（的碳氢链链长（C C，CMCCMC），碳氢链分支数目），碳氢链分支数目（分支多，烃链间作用力（分支多，烃链间作用力，CMCCMC）、极性基位置（极性基）、极性基位置（极性基位于烃链中间，位于烃链中间，CMCCMC）、碳氢链中其它取代基（烃链中有极）、碳氢链中其它取代基（烃链中有极性基团时，性基团时，CMCCMC）、亲水基团（）、亲水基团（CMCCMC离子离子 CMC CMC非离子）非离子）外部条件外部条件n n温度（温度（T T，CMCCMC非离子非离子）等）等 3939胶束的结构4040saa的亲疏

23、平衡值（的亲疏平衡值（HLB）n n定义 指表面活性剂分子中亲油和亲水基团的大小和力量的平指表面活性剂分子中亲油和亲水基团的大小和力量的平衡。衡。说明n nHLBHLB值可以通过计算或由实验测定值可以通过计算或由实验测定n nHLBHLB值越大，亲水性越强；值越大，亲水性越强；HLBHLB值越小，亲油性越强值越小，亲油性越强。n nHLB值的计算4141HLB值的计算值的计算（掌握）（掌握）（掌握）（掌握）n n单一SAA的HLB值计算n n混和saa的HLB值计算4242单一单一SAA的的HLB值计算值计算n n聚氧乙烯醚类和多元醇类非离子SAAn n多元醇脂肪酸酯类非离子SAAn n通用的

24、表面活性剂HLB值经验计算式 4343聚氧乙烯醚类和多元醇类非离子聚氧乙烯醚类和多元醇类非离子SAAn n例1 求壬基酚聚氧乙烯醚 )的HLB值已知：壬基酚聚氧乙烯醚的相对分子量为已知：壬基酚聚氧乙烯醚的相对分子量为616616n n解：亲水基团的相对分子量（MH）：n nMMH H（141414141616）99396396 故：故：HLBHLBMMH H/M/M(396/616)20=12.86(396/616)20=12.864444多元醇脂肪酸酯类非离子多元醇脂肪酸酯类非离子SAAn n式中式中S S为多元醇酯的皂化值为多元醇酯的皂化值(Soap Value)(Soap Value)；

25、A A为原料脂肪酸的酸值为原料脂肪酸的酸值(Acidity Value)(Acidity Value)皂化值皂化值S S表征了表征了SAASAA相对分子质量的大小相对分子质量的大小(1 1克油脂完全皂化时所需克油脂完全皂化时所需要的氢氧化钾的毫克数要的氢氧化钾的毫克数)。酸值酸值A A代表亲油基的大小代表亲油基的大小(中和中和1 1克油中的酸性物质所需氢氧化钾的毫克油中的酸性物质所需氢氧化钾的毫克数谓之酸值。克数谓之酸值。)n n酸值过大，说明油品氧化变质严重酸值过大，说明油品氧化变质严重 所以所以S/AS/A是亲油基质量在是亲油基质量在SAASAA质量中所占百分数质量中所占百分数 1 1S/

26、AS/A代表亲水基质量在代表亲水基质量在SAASAA质量中所占百分数质量中所占百分数n n例例2 2，硬脂酸单甘酯，硬脂酸单甘酯 的酸的酸 值值A A测得为测得为198198，皂化值为，皂化值为161161，所以其，所以其n nHLBHLB2020（1 1161/198161/198）3.83.84545通用的表面活性剂通用的表面活性剂HLB值经验计算式值经验计算式n n基团数法该式的意义该式的意义:n n在求在求SAASAA的的HLBHLB值时，可以把值时，可以把SAASAA的分子分为一些基的分子分为一些基团，每一个基团对团，每一个基团对HLBHLB的贡献称为基团数，的贡献称为基团数，HLB

27、HLB是各是各基团贡献之和。基团贡献之和。n n示例4646n n例例3 3：太古油的分子式为：太古油的分子式为 求其求其HLBHLB值值n n解：解：亲水基：亲水基：n n一个一个 基团数为基团数为111111n n一个一个COOHCOOH、基团数为、基团数为12.112.1n n一个一个O O、基团数为、基团数为11.311.3n n亲水基团数之和为：亲水基团数之和为：11111.3+2.1=14.41.3+2.1=14.4 亲油基：亲油基：n n1313个个CHCH2 2、基团数为、基团数为130.475130.475n n3 3个个 、基团数为、基团数为30.47530.475n n一

28、个一个CHCH3 3为为10.47510.475n n亲油基团数之和为（亲油基团数之和为（13133 31 1）0.4750.4758.0758.075n n太古油的太古油的HLBHLB值应为：值应为：HLBHLB7 714.414.48.075=13.3 8.075=13.3 4747混和混和saa的的HLB值计算值计算（具有加和性）（具有加和性）（具有加和性）（具有加和性）式中式中WWA A和和WWB B为混合为混合SAASAA中中A A和和B B的重量，的重量，HLBHLBA A和和HLBHLBB B为纯为纯A A和和B B的的HLBHLB值值n n例例4 4 7070的吐温的吐温808

29、0（HLBHLB1515）和）和3030的司盘的司盘8080（HLBHLB4.34.3）组成混合表面活性剂，求该混合）组成混合表面活性剂，求该混合物的物的HLBHLB值。值。4848不同不同HLB值的值的SAA用途用途n n增溶剂：增溶剂：15151818n n去污剂：去污剂：13131616n nO/WO/W乳化剂：乳化剂：8 81616n n润湿剂：润湿剂：7 79 9n nW/OW/O乳化剂：乳化剂：3 38 8n n消泡剂：消泡剂：1 13 34949浊点（非离子浊点（非离子SAA）n n非离子SAA的水溶性n n非离子SAA的浊点5050非离子非离子SAA的水溶性的水溶性n n它能溶

30、于水是因为乙氧基及羟基中的氧原子都有可能与水分子形成氢键 5151非离子非离子SAA的浊点的浊点n n定义定义 升高温度时非离子型表面活性剂溶液由透明变浑浊，升高温度时非离子型表面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由浑浊变透明的平均温度称做为非离子SAASAA的浊点的浊点 n n原因原因 氢键键能较小氢键键能较小，所以醚键氧原子与水分子的结合力，所以醚键氧原子与水分子的结合力比较松弛。比较松弛。如果将聚氧乙烯类非离子如果将聚氧乙烯类非离子SAASAA的水溶液加热时，随的水溶液加热时，

31、随着温度的上升，结合的水分子则由于热运动而逐渐着温度的上升，结合的水分子则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。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。当冷却时，氢键又恢复，因而又变为透明溶液。52523.2saa在复配型精细化学品中的作用在复配型精细化学品中的作用n n3.2.1 3.2.1 saasaa的界面吸附的界面吸附 （掌握应用例子）（掌握应用例子）n n 润湿与渗透作用润湿与渗透作用（掌握应用例子）（掌握应用例子）n n 发泡与消泡作用发泡与消泡作用（

32、掌握应用例子）（掌握应用例子）n n 乳化作用乳化作用n n 分散作用分散作用 n n 增溶增溶n n 洗涤作用洗涤作用53533.2表面活性剂在复配型表面活性剂在复配型精细化学品中的作用精细化学品中的作用n n吸附作用吸附作用 n n吸附定义吸附定义 物质至一相中迁移至界面的过程称为吸物质至一相中迁移至界面的过程称为吸附。附。n n一、吸附的类型一、吸附的类型n n吸附的类型可分为物理吸附和化学吸附。吸附的类型可分为物理吸附和化学吸附。n n二、吸附等温式二、吸附等温式n n（1 1）FreundlichFreundlich吸附等温式吸附等温式n nFreundlichFreundlich通

33、过大量实验数据，总结出经验方程式，通过大量实验数据，总结出经验方程式，称为称为FreundlichFreundlich吸附方程式。吸附方程式。n n V=KP V=KP1/n1/n（n1n1）5454n n如 果 要 验 证 吸 附 数 据 是 否 符 合Freundlich吸附等温式，应将改为直线式（两边取对数）n n 并以lgV对lgP 作图，察看是否为一直线。由直线的截距可以求得K，由斜率可以求得n 5555 NH3在木炭上的吸附 NH3NH3在木炭上的吸附在木炭上的吸附在木炭上的吸附在木炭上的吸附5656n n（2）Langmuir吸附等温式n nLangmuirLangmuir吸附等

34、温式是用分子运动学说导出吸附等温式是用分子运动学说导出吸附量与气体压力之间的关系式。吸附量与气体压力之间的关系式。气体分气体分子的吸附是单分子层的；子的吸附是单分子层的；气体分子被吸附气体分子被吸附在固定的表面位置上；在固定的表面位置上；达到平衡时，气体达到平衡时，气体分子的吸附速度与解吸速度相等；分子的吸附速度与解吸速度相等；吸附速吸附速度与固体表面空位数值成正比，且吸附平衡度与固体表面空位数值成正比，且吸附平衡是动态平衡；是动态平衡；相邻的被吸附分子之间没有相邻的被吸附分子之间没有作用力。作用力。5757n n设设 为某一瞬间已被吸收气体的固体表面积占总表面为某一瞬间已被吸收气体的固体表面

35、积占总表面积的份数，也就是固体表面被吸附质覆盖的份数。积的份数，也就是固体表面被吸附质覆盖的份数。（1-1-）=未被覆盖的份数。因单位面积固体对气体未被覆盖的份数。因单位面积固体对气体的吸附速度与气体的压力成正比，同时因为只有气体的吸附速度与气体的压力成正比，同时因为只有气体碰撞到表面空白部分时，才能被吸附，所以吸附速度碰撞到表面空白部分时，才能被吸附，所以吸附速度又与（又与（1-1-）成正比。）成正比。n n故故LangmuirLangmuir吸附等温式用于化学吸附或溶液中吸附吸附等温式用于化学吸附或溶液中吸附大分子时，结果好。大分子时，结果好。58585959n n3、BET吸附等温线n

36、n1938年Brunauer、Emmet和Teller三人在Langmuir单分子层吸附理论的基础上，提出多分子层吸附理论简称BET吸附理论。6060n n若每克吸附剂的总表面积为比表面积，用S表示，当知每一个吸附质的横截面积时，则可求出吸附剂的比表面积6161n n三、溶液吸附的经验规律n n固体自溶液中的吸附是最常见的吸附现象之一。溶液吸附规律比较复杂，至今尚无完满的理论。n n（1）使固-液表面自由能降低最多的溶质，被吸附的量最多。活性炭自脂肪酸水溶液中的吸附等温线 6262n n（2）溶解度低的物质易被吸附。n n 硅胶自四氯化碳和苯中吸附甲酸的等温线硅胶自四氯化碳和苯中吸附甲酸的等温

37、线6363n n（3）极性吸附剂容易吸附极性溶质、非极性吸附剂易吸附非极性溶质。n n四、影响吸附的因素n n溶液中的吸附是溶质和溶剂分子争夺表面的净结果，影响因素复杂，主要有以下几点。6464n n（1）比表面积（见教材）（见教材）n n（2）吸附剂 同系有机物在溶液中被吸附时，同系有机物在溶液中被吸附时，吸附量随着碳链增长而有规律地增加吸附量随着碳链增长而有规律地增加 n n（3）溶质的溶解度 n n（4）界面张力 n n（5）PH值 n n（6）温度 6565表面活性剂吸附作用的应用示例表面活性剂吸附作用的应用示例n n塑料抗静电剂 n n原油开采用防蜡剂 6666静电的产生及危害（塑料

38、行业）静电的产生及危害（塑料行业）n n塑料电阻很高，又无导电性，形成的静电在表面积累造塑料电阻很高，又无导电性，形成的静电在表面积累造成各种静电危害，甚至造成严重事故。成各种静电危害，甚至造成严重事故。加工过程中产生静电加工过程中产生静电n n吸附灰尘、影响产品质量，使生产率下降吸附灰尘、影响产品质量，使生产率下降n n静电若积累，静电压常常可高达数千伏、甚至上万伏，还会静电若积累，静电压常常可高达数千伏、甚至上万伏，还会产生电火花，在遇到易燃品时，会引起燃烧和爆炸事故产生电火花，在遇到易燃品时，会引起燃烧和爆炸事故 使用过程中使用过程中n n当人行走在塑料地板上或使用塑料制品时，由于鞋底与

39、地板当人行走在塑料地板上或使用塑料制品时，由于鞋底与地板的摩擦和塑料制品与人之间或塑料制品相互之间摩擦，会使的摩擦和塑料制品与人之间或塑料制品相互之间摩擦，会使人和塑料制品带电，当人与其他导电物体相接触时，就会产人和塑料制品带电，当人与其他导电物体相接触时，就会产生放电现象，使人体遭受程度不同的电击。生放电现象，使人体遭受程度不同的电击。n n在塑料容器中搅拌可燃性液体时，在塑料管路输送易燃易爆在塑料容器中搅拌可燃性液体时，在塑料管路输送易燃易爆性粉料和液体时，由于静电的产生会引起火灾和爆炸性粉料和液体时，由于静电的产生会引起火灾和爆炸 6767外部抗静电剂的作用机理外部抗静电剂的作用机理n

40、n抗静电剂法抗静电剂法n n是用以表面活性剂为中心的抗静电剂是用以表面活性剂为中心的抗静电剂对塑料进行表面处理或混炼入其内部，对塑料进行表面处理或混炼入其内部，是目前使用最为广泛而又行之有效的是目前使用最为广泛而又行之有效的方法。方法。n n抗静电剂主要是一些表面活性剂，包抗静电剂主要是一些表面活性剂，包括外部抗静电剂和内部抗静电剂两类括外部抗静电剂和内部抗静电剂两类n n表面吸附、亲水基指向空气、表面容表面吸附、亲水基指向空气、表面容易吸附微量水分易吸附微量水分 n n直接导电直接导电n n水份的存在使塑料中电解质可离子化、水份的存在使塑料中电解质可离子化、间接降低表面电阻、加速表面电荷泄间

41、接降低表面电阻、加速表面电荷泄漏漏n n增大摩擦间隙中的介电常数、削弱间增大摩擦间隙中的介电常数、削弱间隙的电场强度、减少电荷产生隙的电场强度、减少电荷产生 6868抗静电剂类型抗静电剂类型n n阴离子型阴离子型 如高级脂肪酸盐，各种硫酸衍生物和各种磷酸衍生如高级脂肪酸盐，各种硫酸衍生物和各种磷酸衍生物等物等 主要用于纤维和纺织品上作油剂、整理剂之组分主要用于纤维和纺织品上作油剂、整理剂之组分n n阳离子型阳离子型 主要包括各种胺盐、季铵盐和烷基咪唑啉等主要包括各种胺盐、季铵盐和烷基咪唑啉等 其中脂肪胺盐酸盐、季铵盐类抗静电剂适合作塑料其中脂肪胺盐酸盐、季铵盐类抗静电剂适合作塑料用混合型抗静电

42、剂用混合型抗静电剂n n高分子高分子SAASAA 用作塑料抗静电剂时，抗静电性能持久用作塑料抗静电剂时，抗静电性能持久n n两性离子型、非离子型等两性离子型、非离子型等 69693.2.2增溶作用增溶作用n n定义定义表面活性剂在水溶液中形成胶束后，具有能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大的能力且溶液呈透明状，这种作用称为增溶作用增溶作用。能产生增溶作用的表面活性剂称为增溶剂，被增溶的有机物称为被增溶物被增溶物。7070一、增溶作用的模式一、增溶作用的模式n n（1）非极性分子在胶束内部的增溶n n（2）增溶于表面活性剂分子间的“栅栏”n n 处n n（3）在胶束表面的增溶n n（4

43、）在聚氧乙烯链间的增溶7171二、增溶作用的主要影响因素二、增溶作用的主要影响因素n n（1 1）增溶剂的分子结构和性质）增溶剂的分子结构和性质n n碳氢链长的影晌，在同系的表面活性剂中，碳氢链长的影晌，在同系的表面活性剂中，碳氢链越长，胶束行为出现的浓度越小。增碳氢链越长，胶束行为出现的浓度越小。增溶能力增大。溶能力增大。n n表表3-63-6n n表面活性剂的碳氢链具有分支时，由于表面活性剂的碳氢链具有分支时，由于CMCCMC值较高且聚集数值较高且聚集数n n较小因而增溶作用差。较小因而增溶作用差。n n表面活性剂的类型对增溶作用有影响表面活性剂的类型对增溶作用有影响 聚氧聚氧乙烯链长对增

44、溶的影响较碳氢链更大乙烯链长对增溶的影响较碳氢链更大 7272n n对于极性有机物主要增溶于聚氧乙烯的外壳对于极性有机物主要增溶于聚氧乙烯的外壳之中，所以增溶量随聚氧乙烯链增长而增大。之中，所以增溶量随聚氧乙烯链增长而增大。n n表面活性剂的类型不同，对烃类和极性有机表面活性剂的类型不同，对烃类和极性有机物的增溶作用的顺序是：非离子表面活性剂物的增溶作用的顺序是：非离子表面活性剂 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂 阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂。n n（2 2）被增溶物的分子结构和性质）被增溶物的分子结构和性质n n被增溶物分子的链长、环化、不饱和度和被增溶物分子的链长、环化、不饱和度和支

45、化度支化度 表表3-73-77373n n脂肪烃和烷基芳烃的增溶量随链长增加而减小。环化脂肪烃和烷基芳烃的增溶量随链长增加而减小。环化能使增溶量增高。不饱和化合物的增溶量较相应的饱能使增溶量增高。不饱和化合物的增溶量较相应的饱和化合物大。带支链的饱和化合物的增溶量与相应的和化合物大。带支链的饱和化合物的增溶量与相应的直链异构体大致相同。多环化合物的增溶量随分子质直链异构体大致相同。多环化合物的增溶量随分子质量增大而减小，甚至较分子质量相等直链化合物的增量增大而减小，甚至较分子质量相等直链化合物的增溶量还要小。溶量还要小。n n摩尔体积和曲面压摩尔体积和曲面压n n被增溶物的极性被增溶物的极性n

46、 n被增溶物的增溶量随极性憎大而增高被增溶物的增溶量随极性憎大而增高 n n（3 3）有机添加物）有机添加物n n（4 4）电解质）电解质n n（5 5）温度）温度n n（6 6）混合表面活性剂）混合表面活性剂7474n n被增溶物的极性被增溶物的极性n n被增溶物的增溶量随极性憎大而增高被增溶物的增溶量随极性憎大而增高 n n（3 3）有机添加物）有机添加物n n（4 4）电解质）电解质n n在离子表面活性剂溶液中加入无机盐可增加在离子表面活性剂溶液中加入无机盐可增加烃类的增溶量，减小极性有机物的增溶量。烃类的增溶量，减小极性有机物的增溶量。n n在非离子表面活性剂溶液中加入无机盐，其在非离

47、子表面活性剂溶液中加入无机盐，其浊点降低，增溶量增高，并且随加入盐的浓浊点降低，增溶量增高，并且随加入盐的浓度增大而增高。度增大而增高。n n（5 5）温度）温度n n（6 6）混合表面活性剂）混合表面活性剂7575三、增溶时应注意的问题三、增溶时应注意的问题n n（1）浊点及影响浊点的条件n n（2）增溶剂加入的方法n n（3）增溶时用量的影响n n四、表面活性剂增溶作用的应用7676乳液聚合中的应用乳液聚合中的应用n n乳液聚合定义是将单体用机械搅拌及在乳化剂（是将单体用机械搅拌及在乳化剂（SAASAA）的作用下，分散在介质（与单体不相溶）的作用下，分散在介质（与单体不相溶）中进行聚合中进

48、行聚合如将丁二烯、苯乙烯（油溶性）单体分散如将丁二烯、苯乙烯（油溶性）单体分散于水中制丁苯橡胶于水中制丁苯橡胶n n特征：聚合反应是在溶液中聚合反应是在溶液中SAASAA的胶粒内进行的的胶粒内进行的n n原理：（丁苯橡胶制备为例）n n结论SAASAA胶束对单体的增溶，才使反应在胶束胶束对单体的增溶，才使反应在胶束内进行内进行7777乳液聚合制备丁苯橡胶原理乳液聚合制备丁苯橡胶原理n n主要原料状态主要原料状态 n n聚合反应场所聚合反应场所 胶束内（绝大部分）胶束内（绝大部分）水中（很小比例）水中（很小比例）n n聚合过程聚合过程 7878聚合反应主要原料溶解状态聚合反应主要原料溶解状态n

49、n丁二烯、苯乙烯（油溶性、丁二烯、苯乙烯（油溶性、微溶于水）微溶于水）微量溶解于水中的部分微量溶解于水中的部分 被增溶于水溶液中被增溶于水溶液中SAASAA胶束胶束内内 大量未溶的部分表面吸附乳大量未溶的部分表面吸附乳化剂（化剂（SAASAA）后以油滴的形）后以油滴的形式分散于水中，彼此无法式分散于水中，彼此无法“靠拢靠拢n n聚合反应引发剂状态聚合反应引发剂状态 水溶性，在水中分解出游离水溶性，在水中分解出游离基基 7979聚合过程聚合过程n n单体消耗、油滴变小单体消耗、油滴变小 随着胶束内聚合反应的进行，水中溶随着胶束内聚合反应的进行，水中溶解的单体丁二烯、苯乙烯不断扩散进解的单体丁二烯

50、、苯乙烯不断扩散进胶束（而油滴中的单体会相应溶解微胶束（而油滴中的单体会相应溶解微量进入水中补充、油滴逐渐变小），量进入水中补充、油滴逐渐变小），胶束不断长大，成为被单体溶涨的丁胶束不断长大，成为被单体溶涨的丁苯橡胶粒子苯橡胶粒子n nSAASAA消耗、胶束变少消耗、胶束变少 同时，丁苯橡胶粒子表面上会吸附乳同时，丁苯橡胶粒子表面上会吸附乳化剂分子，且数量越来越多，以致使化剂分子，且数量越来越多，以致使得水相中原有胶束的浓度不断降低，得水相中原有胶束的浓度不断降低，最终，不含单体的胶束消失最终，不含单体的胶束消失n n聚合反应中止聚合反应中止 当同一聚合物当同一聚合物单体粒子中有第二单体粒子中