材料表界面华东理工大学6学习教案.pptx

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1、会计学1材料材料(cilio)表界面华东理工大学表界面华东理工大学6第一页，共84页。第第5章章 表面表面(biomin)活性剂活性剂第1页/共83页第二页，共84页。5.1 5.1 概述概述概述概述(i sh)i sh)n n什么是表面什么是表面什么是表面什么是表面(bi(bi omin)omin)活性剂活性剂活性剂活性剂n n 溶质的浓度对溶剂表面溶质的浓度对溶剂表面溶质的浓度对溶剂表面溶质的浓度对溶剂表面(bi(bi omin)omin)张力的影响有三种：张力的影响有三种：张力的影响有三种：张力的影响有三种：n n1 1）物质的加入会使溶剂表面）物质的加入会使溶剂表面）物质的加入会使溶剂

2、表面）物质的加入会使溶剂表面(bi(bi omin)omin)张力略微升高，属张力略微升高，属张力略微升高，属张力略微升高，属于此类物质的强电解质有无机盐、酸、碱等；于此类物质的强电解质有无机盐、酸、碱等；于此类物质的强电解质有无机盐、酸、碱等；于此类物质的强电解质有无机盐、酸、碱等；n n2 2）物质的加入会使溶剂的表面）物质的加入会使溶剂的表面）物质的加入会使溶剂的表面）物质的加入会使溶剂的表面(bi(bi omin)omin)张力逐渐下降，张力逐渐下降，张力逐渐下降，张力逐渐下降，如低碳醇、羧酸等有机化合物；如低碳醇、羧酸等有机化合物；如低碳醇、羧酸等有机化合物；如低碳醇、羧酸等有机化合

3、物；n n3 3）物质少量加入就会使溶剂表面）物质少量加入就会使溶剂表面）物质少量加入就会使溶剂表面）物质少量加入就会使溶剂表面(bi(bi omin)omin)张力急剧下降，张力急剧下降，张力急剧下降，张力急剧下降，但降到一定程度后，就变得很慢或几乎不下降。但降到一定程度后，就变得很慢或几乎不下降。但降到一定程度后，就变得很慢或几乎不下降。但降到一定程度后，就变得很慢或几乎不下降。第2页/共83页第三页，共84页。图图图图5-15-1各类物质水溶液的溶度各类物质水溶液的溶度各类物质水溶液的溶度各类物质水溶液的溶度(rn(rn d)d)与表面张与表面张与表面张与表面张力的关系力的关系力的关系力

4、的关系第3页/共83页第四页，共84页。我们把能使溶剂表面张力降低我们把能使溶剂表面张力降低我们把能使溶剂表面张力降低我们把能使溶剂表面张力降低(jingd)(jingd)的物质称的物质称的物质称的物质称为具有表面活性的物质。为具有表面活性的物质。为具有表面活性的物质。为具有表面活性的物质。n n像第三类物质那样，加入很少量就能大大降低溶像第三类物质那样，加入很少量就能大大降低溶剂的表面张力，使表面呈现活性状态的物质称为剂的表面张力，使表面呈现活性状态的物质称为表面活性剂。表面活性剂。n n表面活性剂的加入不仅表面活性剂的加入不仅(bj(bj n)n)能明显降低表面张能明显降低表面张力，而且它

5、还具有润湿或反润湿，乳化或破乳，力，而且它还具有润湿或反润湿，乳化或破乳，起泡或消泡，及增溶、分散等一系列作用起泡或消泡，及增溶、分散等一系列作用第4页/共83页第五页，共84页。表面表面表面表面(bi(bi omin)omin)活性剂分子的结构特点活性剂分子的结构特点活性剂分子的结构特点活性剂分子的结构特点n n表面活性剂分子有两种不同性质的基团表面活性剂分子有两种不同性质的基团(j tun)(j tun)所组成，一种所组成，一种是非极性的亲油基团是非极性的亲油基团(j tun)(j tun)，另一种是极性的亲水基团，另一种是极性的亲水基团(j(j tun)tun)。图5-2表面活性剂分子(

6、fnz)模型第5页/共83页第六页，共84页。第6页/共83页第七页，共84页。图图图图5-35-3表面表面表面表面(bi(bi omin)omin)活性剂的浓度变化和表面活性剂的浓度变化和表面活性剂的浓度变化和表面活性剂的浓度变化和表面(bi(bi omin)omin)活性剂的活性剂的活性剂的活性剂的活动情况的关系活动情况的关系活动情况的关系活动情况的关系表面活性剂达到形成单分子(fnz)膜的最低浓度叫临界胶束浓度。或者能够形成胶束的表面活性剂最低浓度称为临界胶束浓度。极稀溶液极稀溶液(rngy)稀溶液稀溶液临界胶临界胶束浓度束浓度高于临界高于临界胶束浓度胶束浓度第7页/共83页第八页，共8

7、4页。图图图图5-45-4不同碳链长度的脂肪酸钠对石蜡不同碳链长度的脂肪酸钠对石蜡不同碳链长度的脂肪酸钠对石蜡不同碳链长度的脂肪酸钠对石蜡-水界面水界面水界面水界面(jimin)(jimin)张力的影响（张力的影响（张力的影响（张力的影响（3030）1）7碳原子以下，降低表面张力(biominzhngl)不明显2）820个碳原子时，脂肪酸钠盐呈现明显的表面活性。当亲油基为直链或支链烷烃，820个碳原子时为合适；当亲油基为烷基酚或苯基，816个碳原子时为宜；若亲油基为烷基萘基，则烷基数为2个，每个烷基碳原子在3个以上。第8页/共83页第九页，共84页。表面表面表面表面(bi(bi omin)om

8、in)活性剂的分类活性剂的分类活性剂的分类活性剂的分类（1 1）按亲水基类型分：）按亲水基类型分：根据表面活性剂溶于水根据表面活性剂溶于水中能否解离中能否解离,解离成何种离子进行分类解离成何种离子进行分类(a)(a)表面活性剂溶于水能电离生成离子的叫做表面活性剂溶于水能电离生成离子的叫做(jiozu)(jiozu)离子型表面活性剂（阴离子、阳离离子型表面活性剂（阴离子、阳离子和两性表面活性剂。子和两性表面活性剂。(b)(b)不能电离的叫非离子型表面活性剂。不能电离的叫非离子型表面活性剂。第9页/共83页第十页，共84页。（2 2）按分子量大小分：）按分子量大小分：（a a）低分子量表面活性剂：

9、）低分子量表面活性剂：10001000以下以下(y(y xi)xi)；（b b）中高分子量表面活性剂：）中高分子量表面活性剂：10001000以上；以上；第10页/共83页第十一页，共84页。（3 3）按工业用途分类：）按工业用途分类：渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂、起泡渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂、起泡(q(q po)po)剂、消泡剂、净洗剂、杀菌剂、剂、消泡剂、净洗剂、杀菌剂、匀染剂、缓染剂、柔软剂、平滑剂、抗匀染剂、缓染剂、柔软剂、平滑剂、抗静电剂、防锈剂等。静电剂、防锈剂等。第11页/共83页第十二页，共84页。（4 4）按疏水基的类型分：）按疏水基的类型分：（a a）碳氢链：以碳氢

10、链为疏水基；）碳氢链：以碳氢链为疏水基；（b b）聚氧丙烯：由环氧丙烷低聚而成，聚氧丙烷为疏水基；）聚氧丙烯：由环氧丙烷低聚而成，聚氧丙烷为疏水基；（c c）氟表面活性剂：以碳氟链为疏水基；特点：表面活性高，化）氟表面活性剂：以碳氟链为疏水基；特点：表面活性高，化学性质稳定，具有抗氧化性，耐酸、耐碱和耐高温学性质稳定，具有抗氧化性，耐酸、耐碱和耐高温(gown)(gown)。（d d）硅表面活性剂：以硅氧烷链为疏水基；表面活性仅次于氟表）硅表面活性剂：以硅氧烷链为疏水基；表面活性仅次于氟表面活性剂。面活性剂。（e e）含硼表面活性剂：特点：具有沸点高、不易挥发、高温）含硼表面活性剂：特点：具有

11、沸点高、不易挥发、高温(gown)(gown)下稳定等特点，常用于合成树脂的抗静电剂。下稳定等特点，常用于合成树脂的抗静电剂。第12页/共83页第十三页，共84页。阴离子表面阴离子表面(biomin)活性剂活性剂（1 1）羧酸盐类）羧酸盐类 通式通式RCOOM+,RRCOOM+,R为长烃链，为长烃链，MM为金属离子。俗为金属离子。俗称肥皂，以油脂称肥皂，以油脂(yuzh)(yuzh)与碱皂化制造。与碱皂化制造。第13页/共83页第十四页，共84页。（2 2）硫酸）硫酸(li sun)(li sun)酯盐类酯盐类 通式为通式为R-OSO3MR-OSO3M，以高级脂肪醇与硫酸，以高级脂肪醇与硫酸(

12、li sun)(li sun)酯化剂酯化制备。酯化剂酯化制备。典型典型(dinxng)代表十二烷基硫酸酯钠盐，良好的乳化、发泡性代表十二烷基硫酸酯钠盐，良好的乳化、发泡性能。但是因为能。但是因为C与与O相连，耐热性差，在酸性介质中水解。相连，耐热性差，在酸性介质中水解。第14页/共83页第十五页，共84页。（3 3）磺酸盐）磺酸盐 一般一般(ybn)(ybn)以以R RSO3NaSO3Na表示，在酸性介质中不水解，耐热性好。表示，在酸性介质中不水解，耐热性好。烷基苯磺酸钠：烷基苯磺酸钠：烷基萘磺酸钠：烷基萘磺酸钠：十二(sh r)烷基苯磺酸钠，洗衣粉的主要原料第15页/共83页第十六页，共84

13、页。4 4）磷酸酯盐类）磷酸酯盐类 一般一般(ybn)(ybn)式式ROPO3Na2ROPO3Na2和（和（RORO）2PO2Na2PO2Na性质与硫酸酯盐相近性质与硫酸酯盐相近(xin jn)，抗电解质、硬化能力较强，抗电解质、硬化能力较强，洗净能力好，为低泡性表面活性剂。可作为净洗剂、润湿剂、洗净能力好，为低泡性表面活性剂。可作为净洗剂、润湿剂、乳化剂、抗静电剂和抗蚀剂。缺点：污染环境、影响水质乳化剂、抗静电剂和抗蚀剂。缺点：污染环境、影响水质第16页/共83页第十七页，共84页。阳离子表面阳离子表面阳离子表面阳离子表面(bi(bi omin)omin)活性活性活性活性剂剂剂剂 这类表面活

14、性剂分为两类：这类表面活性剂分为两类：（1 1）铵盐类表面活性剂可由高级胺用盐酸或）铵盐类表面活性剂可由高级胺用盐酸或醋酸醋酸(c sun)(c sun)处理而得：处理而得：第17页/共83页第十八页，共84页。或由高级或由高级(goj)(goj)胺与环氧乙烷反应制备：胺与环氧乙烷反应制备：第18页/共83页第十九页，共84页。(2)(2)季铵盐类季铵盐类季铵盐类季铵盐类 由叔胺与烷基由叔胺与烷基(wn j)(wn j)化剂铵化制得化剂铵化制得:烷基烷基(wn j)(wn j)三甲基季铵盐三甲基季铵盐:第19页/共83页第二十页，共84页。烷基烷基(wn j)(wn j)二甲基苄基二甲基苄基氯

15、化铵氯化铵:阳离子表面(biomin)活性剂的特点:(1)杀菌作用(2)易吸附在固体表面(biomin)第20页/共83页第二十一页，共84页。两性两性两性两性(li(li ngxng)ngxng)表面活表面活表面活表面活性剂性剂性剂性剂n n两性表面活性剂分子中同时两性表面活性剂分子中同时(tngsh)(tngsh)具有可电离具有可电离的阳离子和阴离子。的阳离子和阴离子。n n阳离子部分都是由铵盐或季铵盐做亲水基，而阴离阳离子部分都是由铵盐或季铵盐做亲水基，而阴离子部分可以是羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐等。胺子部分可以是羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐等。胺盐构成阳离子部分的叫氨基酸型两性表面活性剂盐构

16、成阳离子部分的叫氨基酸型两性表面活性剂:n n RNHCH2CH2COOM RNHCH2CH2COOM n n例如十二烷基氨基丙酸钠盐例如十二烷基氨基丙酸钠盐 n n C12H25NHCH2CH2COONa C12H25NHCH2CH2COONa 第21页/共83页第二十二页，共84页。n n由季铵盐构成阳离子部分的叫甜菜碱型两性表面由季铵盐构成阳离子部分的叫甜菜碱型两性表面(bi(bi omin)omin)活性剂。活性剂。n n 其中其中R=C12C18R=C12C18第22页/共83页第二十三页，共84页。n n两性表面活性剂在水中电离时，因同时存在两性表面活性剂在水中电离时，因同时存在两

17、种电荷，因此有一个等电点两种电荷，因此有一个等电点PIPI，溶液，溶液(rngy)(rngy)的的pHpH值低于值低于PIPI时，是阳荷性，具有时，是阳荷性，具有阳离子表面活性剂作用；当阳离子表面活性剂作用；当pHpH值高于值高于PIPI时，时，呈阴荷性，具有阴离子表面活性剂的作用。呈阴荷性，具有阴离子表面活性剂的作用。在等电点附近时则呈非离子型表面活性剂性在等电点附近时则呈非离子型表面活性剂性质。质。特点：毒性低，对皮肤刺激性小，有良好的生物降解性和抗微生物能力(nngl)，优良的抗静电性和柔软平滑性，与其它表面活性剂相容性好。但是价格较贵。第23页/共83页第二十四页，共84页。非离子非离

18、子非离子非离子(lz(lz)表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂n n亲水基为羟基亲水基为羟基OHOH和醚键和醚键OOn n必须必须(bx)(bx)由几个羟基或醚键才能发挥亲水作由几个羟基或醚键才能发挥亲水作用用 非离子型表面(biomin)活性剂亲水基分类，有聚乙二醇型和多元醇型。（1）聚乙二醇型非离子表面(biomin)活性剂 1）高级脂肪醇与环氧乙烷加成物特点：溶液中不呈离子态，所以稳定性高，不受强电解质和酸碱的影响，与其它类型的表面活性剂相容性好，也不易在固体表面富集。所用脂肪醇有：月桂醇、十六醇、油醇、鲸蜡醇等第24页/共83页第二十五页，共84页。2 2）烷基酚和环氧乙烷的加成

19、物）烷基酚和环氧乙烷的加成物3 3）脂肪酸与环氧乙烷的加成物）脂肪酸与环氧乙烷的加成物 4）高级(goj)脂肪胺和脂肪酰胺的环氧乙烷加成物所用(su yn)烷基酚有：壬基酚、辛基酚、辛基甲酚等所用(su yn)脂肪酸有：硬脂酸、月桂酸、油酸等第25页/共83页第二十六页，共84页。5 5）聚丙二醇的环氧乙烷加成物）聚丙二醇的环氧乙烷加成物 亲水基亲水基 憎水基憎水基 亲亲水基水基聚醚型非离子聚醚型非离子(lz)表面活性剂表面活性剂分子量可达几千，可作为低泡洗涤剂、乳分子量可达几千，可作为低泡洗涤剂、乳化分散剂、消泡剂等化分散剂、消泡剂等第26页/共83页第二十七页，共84页。图图图图5-5 5

20、-5 锯齿形和曲折锯齿形和曲折锯齿形和曲折锯齿形和曲折(qzh)(qzh)型的聚乙二醇链型的聚乙二醇链型的聚乙二醇链型的聚乙二醇链第27页/共83页第二十八页，共84页。（2 2）多元醇型非离子型表面活性剂）多元醇型非离子型表面活性剂 主要主要(zh(zh yo)yo)亲水基是多元醇类、氨基醇类、糖类亲水基是多元醇类、氨基醇类、糖类等等.山梨醇失水(sh shu)山梨醇第28页/共83页第二十九页，共84页。一乙醇胺 二乙醇胺 蔗 糖第29页/共83页第三十页，共84页。n n失水山梨醇与脂肪酸酯化得到的表面失水山梨醇与脂肪酸酯化得到的表面(bi(bi omin)omin)活性活性剂叫剂叫“斯

21、盘斯盘”(SPAN).”(SPAN).n n斯盘与环氧乙烷加成的产物叫斯盘与环氧乙烷加成的产物叫“吐温吐温”（TWEENTWEEN）。）。第30页/共83页第三十一页，共84页。其他其他其他其他(qt)(qt)表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂（1 1）高分子表面活性剂）高分子表面活性剂 高分子表面活性剂的特点：高分子表面活性剂的特点：表面张力降低能力表面张力降低能力(nngl)(nngl)小；小；由于分子量大，故渗透力弱；由于分子量大，故渗透力弱；起泡力弱，一旦发泡能形成稳定的泡沫；起泡力弱，一旦发泡能形成稳定的泡沫；有乳有乳化能力化能力(nngl)(nngl)，能形成稳定乳状液；，能

22、形成稳定乳状液；有良好有良好的分散力和絮凝力；的分散力和絮凝力；多数毒性小。多数毒性小。（2 2）氟系表面活性剂）氟系表面活性剂第31页/共83页第三十二页，共84页。（3 3 3 3）冠醚类大环化合物）冠醚类大环化合物）冠醚类大环化合物）冠醚类大环化合物非离子型非离子型与金属离子形成与金属离子形成(xngchng)配合物，配合物，阳离子型阳离子型第32页/共83页第三十三页，共84页。相转移相转移相转移相转移(zhu(zhu ny)ny)催催催催化化化化第33页/共83页第三十四页，共84页。（4 4）新型）新型）新型）新型(xnxng)(xnxng)表面表面表面表面活性剂活性剂活性剂活性剂

23、（a a）双子型表面）双子型表面(bi(bi omin)omin)活活性剂性剂(5)生物表面(biomin)活性剂如由酵母、细菌培养的；或者为非微生物，但存在于生物体内的，如胆汁、磷脂等。（b）Bola型表面活性剂X为-COOH，COOM或CHOHCH2OH等。特点：具有特殊的界面性质和聚集行为，热稳定性好。第34页/共83页第三十五页，共84页。5.2 5.2 表面表面表面表面(bi(bi omin)omin)活性剂的表面活性剂的表面活性剂的表面活性剂的表面(bi(bi omin)omin)物理化物理化物理化物理化学性能学性能学性能学性能表面活性剂的活性表面活性剂的活性表面活性可以用（表面活

24、性可以用（-d/dC-d/dC）来表示。但定量的表征方式是）来表示。但定量的表征方式是CMCCMC，CMCCMC或或PC20PC20。（1 1）CMC CMC是用于评价表面活性剂降低表面张力的能力的。是用于评价表面活性剂降低表面张力的能力的。（2 2）表面活性剂的效率：将表面张力降低到某一值以下，比较不）表面活性剂的效率：将表面张力降低到某一值以下，比较不同表面活性剂的浓度。浓度越小，效率越高。通常用同表面活性剂的浓度。浓度越小，效率越高。通常用CMCCMC表示。表示。（3 3）PC20 PC20：表面张力降低：表面张力降低20mN/m20mN/m时，溶液时，溶液(rngy)(rngy)本体浓

25、度本体浓度(C2)(C2)的负对数值即为的负对数值即为PC20PC20。第35页/共83页第三十六页，共84页。PC20PC20PC20PC20值越大，表示该表面活性剂降低值越大，表示该表面活性剂降低值越大，表示该表面活性剂降低值越大，表示该表面活性剂降低(jingd)(jingd)(jingd)(jingd)表面表面表面表面张力的效率越大；张力的效率越大；张力的效率越大；张力的效率越大；PC20PC20PC20PC20值增加一单位，表面活性剂的值增加一单位，表面活性剂的值增加一单位，表面活性剂的值增加一单位，表面活性剂的效率提高效率提高效率提高效率提高10101010倍。倍。倍。倍。表面活性

26、剂的效率(xio l)与能力不一定一致，效率(xio l)高者可能是能力强者，也可能是能力差的。比如对于表面活性剂同系物，其CMC随碳原子数的增加而递减，但CMC却变化不大。第36页/共83页第三十七页，共84页。亲疏平衡值 亲水-疏水平衡值HLB（Hydrophile-Lipophile Balance)的概念。HLB的大小(dxio)表示表面活性剂亲水亲油性的相对大小(dxio)，HLB值越大，表示该表面活性剂的亲水性越强，HLB越低，则亲油性或疏水性越强。石蜡HLB0，油酸钾HLB20 十二(sh r)烷基硫酸酯钠HLB40 阴离子表面活性剂HLB在140之间，非离子表面活性剂的HLB在

27、120之间。第37页/共83页第三十八页，共84页。表表表表5 57 HLB7 HLB值范围及其适当值范围及其适当值范围及其适当值范围及其适当(shdng)(shdng)用用用用途途途途HLB值范围应用HLB值范围应用 13消泡剂818O/W型乳化剂36W/O型乳化剂1315洗涤剂79润湿剂1518增溶剂第38页/共83页第三十九页，共84页。值的确定值的确定值的确定值的确定(qudng)(qudng)（1 1）非离子型）非离子型HLBHLB值的计算值的计算(j sun)(j sun)对聚乙二醇和多元醇非离子型表面活性剂对聚乙二醇和多元醇非离子型表面活性剂:第39页/共83页第四十页，共84页

28、。例：求例：求例：求例：求 的的的的HLBHLB值值值值解：亲水基分子量解：亲水基分子量解：亲水基分子量解：亲水基分子量：（：（：（：（CHCH2 2CHCH2 2O)O)9 9=396=396表面表面(bi(bi omin)omin)活性剂分子量活性剂分子量=616=616HLB=396/616*100/5=12.86HLB=396/616*100/5=12.86对于聚乙二醇型非离子表面对于聚乙二醇型非离子表面(bi(bi omin)omin)活性剂，上式可作如下改活性剂，上式可作如下改变：变：HLB=EO/5 (5-2)HLB=EO/5 (5-2)其中其中EOEO为聚乙二醇部分及亲水基的质

29、量为聚乙二醇部分及亲水基的质量%数数第40页/共83页第四十一页，共84页。对多元醇型脂肪酸酯非离子型表面活性剂对多元醇型脂肪酸酯非离子型表面活性剂:HLB=20(1-S/A)(5-3)HLB=20(1-S/A)(5-3)S S为酯的皂化值为酯的皂化值,A,A为脂肪酸的酸值为脂肪酸的酸值.（由（由GriffinGriffin提出提出(t ch)(t ch)）酸酸 值值:中和中和1 1克样品所消耗的克样品所消耗的KOHKOH的毫克数的毫克数.皂化值皂化值:皂化皂化1 1克样品所消耗的克样品所消耗的KOHKOH的毫克数的毫克数.第41页/共83页第四十二页，共84页。（2 2）其他类型）其他类型）

30、其他类型）其他类型(lixng)(lixng)表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂HLBHLB值的值的值的值的计算计算计算计算 （3 3）混合）混合(hnh)(hnh)表面活性剂表面活性剂HLBHLB值的计算值的计算mA mA、mBmB为混合为混合(hnh)(hnh)表面活性剂种表面活性剂种A,BA,B组分的质量，组分的质量，HLBA,HLBBHLBA,HLBB为为A,BA,B组分各自的组分各自的HLBHLB值。值。第42页/共83页第四十三页，共84页。表表表表5-8 5-8 各种各种各种各种(zh zh n n)基团的基团的基团的基团的HLBHLB值值值值 亲水基团亲水基团(j tun

31、)H (j tun)H 亲油基团亲油基团(j tun)L(j tun)L SO4Na 38.7 -CH-0.475 SO4Na 38.7 -CH-0.475 COOK 21.1 COOK 21.1 CH2CH2 0.475 0.475 COONa 19.1 CH3COONa 19.1 CH3 0.475 0.475 NN（叔胺）（叔胺）9.4 =CH-0.475 9.4 =CH-0.475 酯基酯基(失水山梨醇环失水山梨醇环)6.8 -(C3H6O)-0.15)6.8 -(C3H6O)-0.15 酯基酯基 (自由自由)2.4 )2.4 氧丙氧丙 烯基烯基 OO 1.3 -CF2 1.3 -CF

32、2 0.870 0.870OHOH（失水山梨醇环）（失水山梨醇环）0.5 CF3 0.5 CF3 0.870 0.870 OHOH（自由）（自由）1.9 1.9 苯苯 环环 1.662 1.662 (C2H4O)(C2H4O)0.33 0.33 COOH 2.1COOH 2.1第43页/共83页第四十四页，共84页。例：求甘油例：求甘油例：求甘油例：求甘油(n yu)n yu)硬脂酸单酯的硬脂酸单酯的硬脂酸单酯的硬脂酸单酯的HLBHLB值，值，值，值，已知其皂化值已知其皂化值已知其皂化值已知其皂化值S S161161，酸值，酸值，酸值，酸值A A198198n n解解1 1：HLBHLB202

33、0（1 1161/198161/198）3.83.8n n解解2 2：20 C20 C：0.475200.475209.59.5 2-OH 1.92 2-OH 1.923.83.8 1 1个个-COO-2.4-COO-2.4HLB=3.8+2.4+7-9.5HLB=3.8+2.4+7-9.5=3.7=3.7第44页/共83页第四十五页，共84页。源于文献源于文献源于文献源于文献(wnxin)(wnxin)：Griffin W.C.,J.Soc.Griffin W.C.,J.Soc.Cosmet.Chem.,1949,Cosmet.Chem.,1949,1:311.1:311.第45页/共83页

34、第四十六页，共84页。HLB值的测定方法值的测定方法 （1 1）分配系数法：将水和油（通常用辛烷）放在一起，再加入表）分配系数法：将水和油（通常用辛烷）放在一起，再加入表面活性剂，当其在油水两相中达到溶解面活性剂，当其在油水两相中达到溶解(rngji)(rngji)平衡时，分别测平衡时，分别测定它在两相中的浓度：水相中定它在两相中的浓度：水相中CwCw，油相中，油相中CoCo，然后计算，然后计算HLBHLB值。值。第46页/共83页第四十七页，共84页。HLBHLB值的测定方法值的测定方法（2 2）气液色谱法）气液色谱法 将表面活性剂作为色谱柱的基质，涂布在载体柱上，注入等体将表面活性剂作为色

35、谱柱的基质，涂布在载体柱上，注入等体积的极性与非极性的混合物，一般用乙醇积的极性与非极性的混合物，一般用乙醇(y(y chn)chn)和环己烷，和环己烷，分别测得保留时间分别测得保留时间R R极性和极性和R R非极性，作为基质的表面活性剂非极性，作为基质的表面活性剂的极性可由混合物在色谱柱上的保留时间比的极性可由混合物在色谱柱上的保留时间比 来衡量。来衡量。对于(duy)非离子型表面活性剂：第47页/共83页第四十八页，共84页。HLBHLB值的测定方法值的测定方法（3 3）溶度估测法）溶度估测法 常温下将表面活性剂溶于水中，观察常温下将表面活性剂溶于水中，观察(gunch)(gunch)其在

36、水中的分散状其在水中的分散状况可大致估计其况可大致估计其HLBHLB值。值。HLB值范围分散情况HLB值范围分散情况14不分散810乳状分散液,稳定36分散能力不好1013半透明到透明液体68乳状分散液(剧烈振荡后)13透明液体表5-9 HLB值范围(fnwi)与其在水中分散性能第48页/共83页第四十九页，共84页。相转型相转型相转型相转型(zhu(zhu n xnn xn)温度温度温度温度（PIT)PIT)n nHLBHLB的三个缺点：的三个缺点：n n（1 1）它没有考虑到油相与水相本身的性能；）它没有考虑到油相与水相本身的性能；n n（2 2）它没有考虑表面活性剂浓度的影响）它没有考虑

37、表面活性剂浓度的影响(y(y ngxingxi ng)ng)n n（3 3）它没有考虑到温度及各相体积的影响）它没有考虑到温度及各相体积的影响(y(y ngxingxi ng)ng)第49页/共83页第五十页，共84页。相转型相转型相转型相转型(zhu(zhu n xnn xn)温度温度温度温度(Phase Inversion Temperature)(Phase Inversion Temperature)n n非离子型表面活性剂乳状液随着温度升高非离子型表面活性剂乳状液随着温度升高,从原来从原来O/WO/W型转变为型转变为W/OW/O型的温度型的温度,称为相转型称为相转型(zhu(zhu

38、n n xnxn)温度温度(PIT),(PIT),也叫做亲水也叫做亲水-亲油平衡温度亲油平衡温度(HLB(HLB温度温度).).第50页/共83页第五十一页，共84页。n nPITPIT的测定的测定(cdng)(cdng)可用电导法可用电导法.n n越容易溶解非离子表面活性剂的油，其越容易溶解非离子表面活性剂的油，其PITPIT值越低值越低;n nPITPIT随油相性质而改变，油相极性越小，随油相性质而改变，油相极性越小，PITPIT越高。越高。n nPITPIT与与HLBHLB的关系近乎直线，可解释的关系近乎直线，可解释HLBHLB值大，其亲水性强值大，其亲水性强,其其PITPIT越高越高.

39、n n固定表面活性剂浓度固定表面活性剂浓度,增大油增大油/水比例水比例,PIT,PIT增大增大.n n固定表面活性剂与油相比例固定表面活性剂与油相比例,即使增大油即使增大油/水比水比,PIT,PIT不再变化不再变化.第51页/共83页第五十二页，共84页。临界临界临界临界(ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度n n少量活性剂的加入可使水的表面张力迅速下降，但少量活性剂的加入可使水的表面张力迅速下降，但到某一浓度后，水溶液的表面张力几乎不变。这个到某一浓度后，水溶液的表面张力几乎不变。这个表面张力转折点的浓度称为临界胶束浓度（表面张力转折点的浓度称为临界胶束浓度（CMC)C

40、MC)。在临界胶束浓度下表面活性剂分子在水的表面形成在临界胶束浓度下表面活性剂分子在水的表面形成了单分子膜。继续增加浓度，表面活性剂分子在水了单分子膜。继续增加浓度，表面活性剂分子在水中形成的胶束增多，表面性能并不改变中形成的胶束增多，表面性能并不改变(g(g ibin)ibin)。n n不仅表面张力不仅表面张力,表面活性剂乳液的其他性能在表面活性剂乳液的其他性能在cmccmc范范围均发生突变围均发生突变,如图如图5-65-6：第52页/共83页第五十三页，共84页。图图图图5-6 5-6 表面活性剂物理性质随浓度表面活性剂物理性质随浓度表面活性剂物理性质随浓度表面活性剂物理性质随浓度(nng

41、d)(nngd)变化图变化图变化图变化图第53页/共83页第五十四页，共84页。影响影响影响影响(y(y ngxingxi ng)CMCng)CMC的因素的因素的因素的因素:n n亲油因素亲油因素(yn s)(yn s)使使CMCCMC下降；下降；n n亲水因素亲水因素(yn s)(yn s)使使CMCCMC增加增加第54页/共83页第五十五页，共84页。n n（1）疏水基的影响n n 在C8C16范围,表面(biomin)活性剂疏水基烃链长度增加会导致CMC下降。n n表面(biomin)活性剂的烃链上如果有支链，则有分支的表面(biomin)活性剂的CMC值比同碳原子数的直链化合物高得多。

42、n n烃链中有C=C键时,比同条件下的C-C的CMC大34倍;n n烃链中引入极性基，CMC增大.第55页/共83页第五十六页，共84页。图图图图5-75-7烃链中碳原子数烃链中碳原子数烃链中碳原子数烃链中碳原子数mm与与与与CMCCMC的关系的关系的关系的关系(gun x)(gun x)logCMC=A-BmlogCMC=A-Bm第56页/共83页第五十七页，共84页。（2 2）亲水基的影响）亲水基的影响）亲水基的影响）亲水基的影响(y(y ngxingxi ng)ng)n n水溶液中，离子表面活性剂比同烃链的非离子表面活性剂水溶液中，离子表面活性剂比同烃链的非离子表面活性剂的的CMCCMC

43、值高得多。值高得多。n n极性基位置从末端移到中间极性基位置从末端移到中间(zhngjin),CMC(zhngjin),CMC增大增大;n n亲水键增多亲水键增多,CMC,CMC增大增大;n n聚氧乙烯基数增多聚氧乙烯基数增多,CMC,CMC增大增大:n n LogCMC=A+nB (5-8)LogCMC=A+nB (5-8)第57页/共83页第五十八页，共84页。（3）温度(wnd)影响 开始时CMC随温度(wnd)升高而下降，中间经过一最小值，然后随温度(wnd)升高而增大。图5-8 温度(wnd)对十二烷基硫酸钠（1）及C10H21(C2H4O)3H(2)的CMC影响第58页/共83页第

44、五十九页，共84页。（4 4）其它因素影响）其它因素影响 在水溶液中添加电解质会导致在水溶液中添加电解质会导致CMCCMC下降。电解下降。电解质对离子型影响较大，两性次之，对非离子型质对离子型影响较大，两性次之，对非离子型影响较小。影响较小。少量有机物的加入少量有机物的加入(jir)(jir)会导致会导致CMCCMC很大的变很大的变化化第59页/共83页第六十页，共84页。图图图图5-95-9脂肪醇对脂肪醇对脂肪醇对脂肪醇对C11H23COOKC11H23COOK水溶液水溶液水溶液水溶液CMCCMC的影响的影响的影响的影响(y(y ngxingxi ng)ng)第60页/共83页第六十一页，共

45、84页。表面表面表面表面(bi(bi omin)omin)活性剂的溶解度活性剂的溶解度活性剂的溶解度活性剂的溶解度n n5 5温度温度n n 离子型表面活性剂的溶解度随温度变化离子型表面活性剂的溶解度随温度变化(binhu)(binhu)的特的特点是在足够低的温度下，溶解度随温度升高而慢慢增点是在足够低的温度下，溶解度随温度升高而慢慢增大，当温度达到某一定值后，溶解度会突然增大。这大，当温度达到某一定值后，溶解度会突然增大。这种现象称为种现象称为KrafftKrafft现象。溶解度开始突然增大的温度叫现象。溶解度开始突然增大的温度叫KrafftKrafft温度温度,也叫也叫K.PK.P点点.第

46、61页/共83页第六十二页，共84页。图图图图5-10 5-10 离子型表面离子型表面离子型表面离子型表面(bi(bi omin)omin)活性剂的溶解度曲线及活性剂的溶解度曲线及活性剂的溶解度曲线及活性剂的溶解度曲线及K.PK.P点点点点第62页/共83页第六十三页，共84页。一般地，在同系物中，烃链越长，一般地，在同系物中，烃链越长，K K、P P点越高，点越高，CMCCMC值越小，值越小，在同一在同一(tngy)(tngy)温度下的溶解度越高。（见图温度下的溶解度越高。（见图5-115-11）图图5-11 烷基硫酸钠烃链长度烷基硫酸钠烃链长度(chngd)与与K、P点点之间的关系之间的关

47、系第63页/共83页第六十四页，共84页。浊浊浊浊 点点点点n n非离子型表面活性剂溶液的溶解度随温度升高而非离子型表面活性剂溶液的溶解度随温度升高而下降，当温度升到一定值时，溶液突然变成混浊，下降，当温度升到一定值时，溶液突然变成混浊，此时此时(c(c sh)sh)的温度成为浊点，即的温度成为浊点，即C C、P P值。值。第64页/共83页第六十五页，共84页。图图图图5-12 5-12 聚氧乙烯聚氧乙烯聚氧乙烯聚氧乙烯(y(y x)x)链中氧与水分子形成的氢链中氧与水分子形成的氢链中氧与水分子形成的氢链中氧与水分子形成的氢键键键键当温度上升时，氢键(qn jin)被削弱，升到一定温度，氢键

48、(qn jin)断裂，表面活性剂从溶液中析出，使溶液突然变浊。第65页/共83页第六十六页，共84页。图图图图5-13 5-13 聚氧乙烯聚氧乙烯聚氧乙烯聚氧乙烯(y(y x)x)型非离子表面活性剂型非离子表面活性剂型非离子表面活性剂型非离子表面活性剂对具有相同极性剂的同系物，烃链较短者具有较高的浊点；如果烃链长度相同，则浊点随氧乙烯基团数n的增高(znggo)而升高。第66页/共83页第六十七页，共84页。胶束的结构胶束的结构胶束的结构胶束的结构(jigu)(jigu)、形状和大小、形状和大小、形状和大小、形状和大小 5 5胶束的结构胶束的结构胶束的结构胶束的结构(jigu)(jigu)第6

49、7页/共83页第六十八页，共84页。图图图图5-16 5-16 水溶液中聚氧乙烯水溶液中聚氧乙烯水溶液中聚氧乙烯水溶液中聚氧乙烯(y(y x)x)非离子型胶束结构示意图非离子型胶束结构示意图非离子型胶束结构示意图非离子型胶束结构示意图第68页/共83页第六十九页，共84页。图图图图5-175-17表面表面表面表面(bi(bi omin)omin)活性剂溶液中形成的胶活性剂溶液中形成的胶活性剂溶液中形成的胶活性剂溶液中形成的胶团结构团结构团结构团结构胶束的形状(xngzhun)第69页/共83页第七十页，共84页。胶束的大小胶束的大小胶束的大小胶束的大小(dxi(dxi o)o)n=Mn/M0

50、(5-14)n 为胶束的平均聚集数,Mn为胶束的表观(bio un)分子量，M0为表面活性剂的分子量.第70页/共83页第七十一页，共84页。影响影响影响影响(y(y ngxingxi ng)ng)胶束分胶束分胶束分胶束分子量的因素子量的因素子量的因素子量的因素:（1 1）表面）表面(bi(bi omin)omin)活性剂分子活性剂分子结构的影响结构的影响（2 2）电解质的影响）电解质的影响（3 3）有机添加剂的影响）有机添加剂的影响（4 4）温度的影响）温度的影响第71页/共83页第七十二页，共84页。n n在水溶液中，表面活性剂与溶剂的不相似性越大，则形成胶束的在水溶液中，表面活性剂与溶剂