表面活性剂概述与分类及其基本特性
药剂学第四章表面活性剂
产生固-气/固-液界面吸附
液体表面依靠吸附于体系的溶质以降低自由能活 表面张力
产生液-气/液-液界面吸附
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10
液-液(气)吸附:
溶质分子在界面聚集或反聚集,导致溶液表面张 力的变化。
➢ 溶质浓度的增加导致表面张力的缓慢增加,如无 机电解质与水分子具有良好的亲和力。
➢ 20溶21/1质/12 浓度的增加导致表面张力的缓慢降低,如11低
脂肪 单月 单棕 单硬 三硬 单油 三油 酸 桂酸 榈酸 脂酸 脂酸 酸 酸
性质: Spans20-40有一定水溶性,用作 O/W型乳化剂,随着脂肪酸链长的增加和脂 肪酸基团数量的增多,疏水性变大,
2021S/1/p12ans60以上用作W/O乳剂的乳化剂。酸、36
2.多元醇型
(2) 聚山梨酯:吐温[Tweens] 即聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯
一、基本概念
界面表面分子收到的作用力和
内部分子受到的作用力和不同。
表面张力:微观上表面分子受到垂直指向液体 内部的合力,宏观上液体表面上任何部分单位 长度直线上的收缩力。
表面张力方向:表面张力的方向与液面相切, 并与液面的任何两部分分界线垂直。单位N/m。
2021/1/12
6
一、基本概念 表面自由能:在表面张力作用下,液面发生收缩,
产品有:泊洛沙姆(poloxamer),商品名普朗尼 克 (Pluronic),。
202性1/1/1质2 :为淡黄色液体或固体;分子量
34
2.多元醇型
该类表面活性剂为疏水性脂肪酸与亲水性多元 醇如甘油、季戊四醇、失水山梨醇作用生成的 酯。
1
失水
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4 5
山梨醇
表面活性剂概述、结构特点、分类
03 亲水基团的性质和数量对表面活性剂的离子类型、 溶解度和性能有重要影响。
连接基团
01
连接基团是连接疏水基团和亲水基团的桥梁,通常为
碳链或芳香环。
02
连接基团的性质和长度对表面活性剂的聚集状态和性
能有重要影响。
03
连接基团的设计和优化是表面活性剂分子设计中的关
短链表面活性剂
疏水基团较短的表面活性剂,具有较 低的表面张力和较好的润湿性。
长链表面活性剂
疏水基团较长的表面活性剂,具有较 高的表面张力和较好的渗透性。
按亲水基团分类
羧酸盐型
以羧酸及其衍生物作为亲水基团的表面活性剂, 具有较好的耐酸、耐硬水能力。
硫酸酯盐型
以硫酸酯作为亲水基团的表面活性剂,具有较好 的耐碱、耐硬水能力。
磺化法
用浓硫酸或氯磺酸等强酸处理有机物,引入磺 酸基团,形成表面活性剂。
酯化法
通过醇和酸的酯化反应,生成酯类表面活性剂。
绿色合成方法
生物发酵法
利用微生物发酵产生表面活性剂,具有环保、可持续 的优点。
酶催化法
利用酶催化反应合成表面活性剂,选择性高、条件温 和。
绿色氧化还原法
利用环保的氧化剂和还原剂合成表面活性剂,减少对 环境的污染。
亲水亲油平衡值(HLB)
总结词
亲水亲油平衡值是衡量表面活性剂亲水性和亲油性平衡程度的指标。
详细描述
HLB值越大,表面活性剂的亲水性越强;反之,HLB值越小,表面活性剂的亲油性越强。选择合适的 HLB值的表面活性剂对于发挥其应用性能至关重要。
泡沫性能与去污力
总结词
泡沫性能和去污力是衡量表面活性剂在 洗涤、清洁等领域应用效果的性能参数 。
(完整word版)表面活性剂
第三章表面活性剂表面活性剂在药物制剂的制备中被广泛应用,其结构特征是具有亲水性与亲脂性两种基团,其作用是能显著降低分散系的表面(界面)张力,因此可用作乳化剂、助悬剂、增溶剂、促吸收剂、润湿剂、起泡剂与消泡剂、去污剂等,是药用乳剂、悬浊剂、脂质体等的重要辅料.本章重点讨论表面活性剂的基本性质(如CMC值、HLB值、Krafft点与昙点等)与测定方法等。
第一节表面活性剂分类一、表面活性剂(surfactant):具有很强表面活性,加入少量就能使液体表面张力显著下降的物质。
1.①纯液体在一定温度有一定的表面张力,是液体的物理常数.②当在水中加入无机盐或糖类物质时,则水的表面张力略有升高;③当在水中加入低级脂肪醇、脂肪酸时,则水的表面张力下降,称此类物质为水的表面活性物质。
④当在水中加入油酸钠、十二烷基硫酸钠(高级脂肪酸)时,则水的表面张力能够显著的降低,称此类物质为该溶剂的表面活性剂(surfactant)。
2.表面活性剂分子的结构特征:是由具有极性的亲水基和非极性的亲油基组成,而且两部分分处两端。
因此,表面活性剂具有既亲水又亲油的两亲性质,但具有两亲性的分子不一定都是表面活性剂。
3.表面活性剂的吸附性:表面活性剂由于其特殊结构可以在两相界面发生定向排列,来改变两相界面性质。
从而起到润湿、乳化、增溶、絮凝、反絮凝、起泡、消泡的作用。
(1)在溶液中的正吸附:表面活性剂在溶液表面层聚集的现象为正吸附,正吸附改变了溶液表面的性质。
最外层疏水,表现低表面张力,产生较好的润湿性、乳化性、增溶性、起泡性.(2)在固体表面的吸附:表面活性剂溶液与固体接触时,表面活性剂分子可能在固体表面发生吸附,使固体表面性质发生改变,易于润湿.二、表面活性剂的类型1。
表面活性剂分类方法有多种,根据来源可分为天然表面活性剂与合成表面活性剂;2。
根据溶解性质可分为水溶性表面活性剂与油溶性表面活性剂;3。
根据极性基团的解离性质分为离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂两大类;再根据离子型表面活性剂所带电荷,又分为阳离子、阴离子、两性离子表面活性剂。
表面活性剂介绍
表面活性剂的分类
01
按化学结构分类
阴离子型、阳离子型、非离子型和 两性离子型等。
按应用分类
洗涤剂、化妆品、食品工业、医药、 农药等专用表面活性剂。
03
02
按来源分类
天然表面活性剂和合成表面活性剂。
表面活性剂能够降低固体表面与液体的接 触角,提高固体表面的润湿性,有利于物 质的分离和制备。
在泡沫体系中,表面活性剂可以控制泡沫 的大小和稳定性,发泡和消泡在日化、食 品、医药等领域有广泛应用。
03
表面活性剂的应用领域
工业清洗
总结词
表面活性剂在工业清洗中发挥重要作用,能够降低水的表面张力,使污渍和油 脂更容易被去除。
THANKS
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石油工业
总结词
表面活性剂在石油工业中用于提高采收率和油水分离效果。
详细描述
表面活性剂能够降低油水界面张力,改善原油的流动性,提高采收率。同时,它 们在油水分离过程中发挥重要作用,能够将水和原油有效分离,提高油品质量和 产量。
食品工业
总结词
表面活性剂在食品工业中用于食品加工、乳化、增稠和稳定食品体系。
04
表面活性剂的发展趋势与展望
新材料与新技术的应用
纳米材料的应用
表面活性剂在纳米材料制备中发 挥重要作用,如纳米颗粒、纳米 纤维和纳米膜等。
高分子材料的应用
高分子表面活性剂在胶束、乳液 、微乳液等领域具有广泛应用, 可提高材料的性能和稳定性。
绿色环保与可持续发展
生物可降解表面活性剂
随着环保意识的提高,生物可降解表 面活性剂成为研究热点,如脂肪酸酯 、烷基多糖苷等。
表面活性剂的分类及性质
表面活性剂的分类及性质一、表面活性剂概念:能使水的表面张力下降的物质称为水的表面活性剂(surfactant)。
结构特征:具有极性的亲水基和非极性的疏水基,且两部分分别处于表面活性剂分子的两端。
表面活性剂称之为两性分子(亲水亲油分子),但两性分子不一定是表面活性剂。
二、表面活性剂的类型(一)阴离子型(二)阳离子型表面活性剂(三)两性离子型表面活性剂分子中同时具有正电荷基团和负电荷基团的表面活性剂称之为两性离子型表面活性剂。
(四)非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂的两亲性常以其分子亲水和疏水的平衡值(HLB值)表示。
HLB值越低,亲酯越强。
(五)高分子型表面活性剂特点:相对分子量数千以上,有时达数十万,分子内有极性和非极性部分。
常用:蛋白质、阿拉伯胶、树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺。
三、表面活性剂溶液的表面性质液体表面存在表面张力,使液体表面有收缩的趋势。
收缩的液体表面处于最低的能量状态。
两亲性分子在水溶液中趋于表面聚集,疏水基远离水相而获得最低自由能。
由于水分子与非极性基团分子间相互吸引力小于水分子与水分子间的相互吸引力,所以表面收缩力减少。
四、表面活性剂在溶液中形成胶束理论在临界胶束浓度时,溶液的性质如渗透压、密度、界面张力、摩尔电导都存在突变现象。
胶束的种类:(一)离子型表面活性剂(二)非离子型表面活性剂常温下,聚氧乙烯基的聚合度较大时,胶束呈网状;升温时,聚氧乙烯基与水分子之间的氢键被破环,发生失水,胶束则变为球状。
(三)高分子型表面活性剂一些高分子型表面活性剂,分子很长,在溶液中卷曲形成聚氧乙烯基为表面,聚氧丙烯基为内核的胶束,一个或几个分子就可以形成胶束。
表面活性剂的基本性质及作用
新型绿色表面活性剂的研究与开发
1
新型绿色表面活性剂是指具有环保、低毒、生物 可降解等优点的表面活性剂,如糖基表面活性剂、 磷脂表面活性剂等。
2
新型绿色表面活性剂的合成方法主要包括化学合 成和生物合成两种,其中生物合成方法具有环境 友好、生产成本低等优点。
3
新型绿色表面活性剂在应用过程中需注意其性能 与其他传统表面活性剂的差异,以及大规模生产 和应用的可行性问题。
选择合适的润湿剂需要考虑其润湿性能和稳定性,同时还需要考虑其与其他化学品的兼 容性。
起泡和消泡作用
起泡作用
表面活性剂能够降低液体的表面张力,使气体更容易在液体中形成气泡。在泡 沫灭火器、泡沫混凝土、泡沫清洗等领域中,起泡作用是表面活性剂的重要应 用之一。
消泡作用
在一些工业过程中,如纸浆制造、石油开采等,会产生大量的泡沫,影响生产 效率和产品质量。表面活性剂可以作为消泡剂,有效抑制泡沫的产生和稳定, 提高生产效率和产品质量。
详细描述
农药和医药中间体中的表面活性剂能够增加药物的溶解度,使其更好地分散在水中或穿透细胞膜,从而提高药物 的生物利用度和治疗效果。此外,表面活性剂还可以作为药物的载体,帮助药物在体内更好地分布和吸收。
05
词
磺化法是一种常用的表面活性剂合成方法, 通过将芳香族化合物与硫酸反应,引入磺酸 基团,从而制备出阴离子型表面活性剂。
总结词
化妆品中添加表面活性剂是为了提高产品的稳定性、润湿性和乳化效果。
详细描述
在化妆品中,表面活性剂可以作为乳化剂、润湿剂和分散剂,有助于将油性成分和水性成分混合在一 起,形成稳定且易于涂抹的质地。同时,表面活性剂还能帮助增加皮肤的水合作用,使皮肤更加柔软 光滑。
农药和医药中间体
表面活性剂的分类及特点
表面活性剂的分类及特点一表面活性剂的特征(1)乳化作用(2)分散作用(3)润湿作用(4)增稠作用(5)消泡作用二表面活性剂分类1阴离子表面活性剂1左中括号磺酸盐类左中括号1)ABS(十二烷基苯磺酸钠):分类:分为硬性(含有支链)和软性(含有直连)的两种,硬性的ABS清洗能力较好生物降解性较差,软性的ABS清洗能力较差而生物降解性较好用途:主要是家用,金属加工业,用作脱脂剂,混凝土行业,用作增稠剂注意事项:ABS耐水耐酸碱,做增稠剂使用时,使用要加热2)烷基磺酸盐:生物降解性能较好,主要适用于家用3)a-烯烃磺酸钠(烯基和羟基的混合物):生物降解性较好,主要用于家用和厨房4)脂肪酸乙酰磺酸盐(不常用):抗硬水能力较强,手感较好,对皮肤比较温和5)仲醇聚氧乙烯醚琥珀磺酸盐一般用氨水和三乙醇胺来中和6)N-N-油酰基磺酸盐7)脂肪酰胺磺酸盐8)BX-丁基萘磺酸钠(拉开粉)9)石油磺酸盐:主要用于防锈油中02左中括号磷酸酯盐左中括号1)醇的取代类:作用:具有增容性和分散性,可以用氢氧化钠和氢氧化钾,胺类来中和,特性:对皮肤比较温和,生物降解性较差,渗透能力较好。
2)硫酸盐:a、脂肪醇硫酸盐(AS)b、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES):AES和AEC复配通常起到很好的效果c 、脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐K12(十二烷基硫酸钠)d、酰基-甘油-硫酸脂盐03左中括号羧酸盐左中括号1)肥皂C17H35COONa 有抑泡和消泡作用2)醇醚羧酸钠(AEC):安全环保,生物降解性好,可用作增容剂和分散剂3)月桂酰基氨酸钠用于香波民用4)油酰氨基酸钠(雷米帮)用于丝绸,锦袍,对皮肤刺激性小5)月桂醇聚氧乙烯醚邻萘二甲酸单脂钠盐耐硬水低泡增容性好2阳离子表面活性剂1)胺盐型2)季铵盐型3)杂环型4)啰盐型3非离子表面活性剂1)特性:较易溶于水;易清洗;易复配(阴阳两性和非离子表活都可以复配,一般阴阳离子表活复配比例在4-50:1时可以增加阳离子的性能2)HLB值具有亲水,亲油的性能。
表面活性剂的概念与特点(精)
气
液
固
加入表面活性剂
液
固液体铺展Fra bibliotek一、表面活性剂的概念特点 一、片剂的特点
结构:极性的亲水基团+非极性的亲油基团 极性基团:易溶于水,具有亲水性质、故叫亲水基团; 非极性基团(长链烃基)不溶于水,具有亲油性质,故叫亲油基团,也叫疏水基团 两亲性: 亲水基团 亲油基团
二、表面活性剂的基本性质
作润湿剂与铺展剂 O/W型乳化剂
15~18
1~3 13~16
增溶剂
消泡剂 去污剂
二、表面活性剂的基本性质
3、起昙与昙点 通常表面活性剂的溶解度随温度升高而增大,但某些含聚氧乙烯基的非离子型 表面活性剂的溶解度开始随温度升高而加大,当达到某一温度时,其溶解度急
剧下降,使溶液出现混浊或分层,冷却后又恢复澄明。这种由澄清变成混浊或
Krafft点也是表面活性剂使用温度的下限。
二、表面活性剂的基本性质
5、毒 性 一般而言,阳离子型表面活性剂的毒性最大,其次是阴离子型表面活性剂,非 离子型表面活性剂的毒性最小。
阳离子型和阴离子型表面活性剂还有较强的溶血作用。
非离子型表面活性剂的溶血作用一般比较轻微,其中聚山梨酯类的溶血作用通 常较其他含聚氧乙烯基的表面活性剂更小。
分层的现象称为起昙。该转变温度称为昙点。 昙点是非离子表面活性剂的特征值
澄清 ≥昙点 <昙点 浑浊
二、表面活性剂的基本性质
4、Krafft点 当温度升高至某一温度时,其溶解度急剧升高, 该温度称为Krafft点。以十二烷基硫酸钠为例, 十二烷基硫酸钠的Krafft点为8℃。
Krafft点是离子型表面活性剂的特征值。
>CMC,形 成若干个球 状胶束
物理化学中的表面活性剂
物理化学中的表面活性剂表面活性剂是物理化学领域中的一类重要化合物,它们在许多领域中发挥着关键作用。
本文将介绍表面活性剂的定义、分类、性质以及在实际应用中的重要性。
一、表面活性剂的定义和分类表面活性剂是一类具有降低液体表面张力的化合物。
它们通常由两部分组成:亲水基团和疏水基团。
亲水基团能与水分子形成氢键,而疏水基团则对水不具有亲和力。
根据亲水基团的性质,表面活性剂可分为阴离子、阳离子、非离子和两性离子四类。
阴离子表面活性剂是最常见的一类,其亲水基团通常是负离子,如硫酸根、磺酸根等。
阳离子表面活性剂的亲水基团是正离子,如胺基、季铵盐等。
非离子表面活性剂则没有离子基团,通常是由多个氧原子组成的聚氧乙烯链。
两性离子表面活性剂则同时具有正离子和负离子基团。
二、表面活性剂的性质表面活性剂具有许多独特的性质,这使得它们在各种应用中发挥重要作用。
1. 降低表面张力:表面活性剂能够在液体表面形成单分子膜,降低液体的表面张力。
这使得液体能够更容易湿润固体表面,提高液体在固体上的润湿性。
2. 分散和乳化作用:表面活性剂在液体中形成胶束结构,能够有效地分散固体颗粒或液滴。
这使得表面活性剂在洗涤剂、乳化剂等领域有广泛应用。
3. 胶束形成:表面活性剂在适当浓度下能够形成胶束结构。
胶束是由表面活性剂分子组成的微小球形结构,疏水基团朝向内部,亲水基团朝向外部。
胶束的形成使得表面活性剂在溶液中具有良好的分散性和乳化性。
4. 表面吸附:表面活性剂能够在固体表面吸附形成单分子层,这对于改善固体表面性质、调节固体颗粒的分散性和稳定性具有重要作用。
三、表面活性剂的应用表面活性剂在许多领域中都有广泛的应用。
1. 日用化学品:表面活性剂是洗涤剂、肥皂、洗发水等产品的重要成分。
它们能够有效地去除油污和污渍,并提供良好的润湿性。
2. 医药领域:表面活性剂在药物制剂中常用作乳化剂、分散剂和溶剂。
它们能够改善药物的稳定性和生物利用度。
3. 石油工业:表面活性剂在石油开采中被广泛应用。
化学表面活性剂
化学表面活性剂化学表面活性剂是一类常见的化学物质,具有降低液体表面张力的作用。
它们可以在固液、气液和液液界面上发挥作用,改变表面性质。
在日常生活和工业生产中,化学表面活性剂发挥着重要的作用。
本文将探讨化学表面活性剂的定义、特性、分类以及应用领域。
一、定义与特性化学表面活性剂是一类具有两亲性的化合物,通常分为亲水性头基和疏水性烃链。
这种结构特点使得表面活性剂在不同相之间形成分子层结构,在水/油等液体界面上降低表面张力。
化学表面活性剂的主要特性包括:1. 降低表面张力:表面活性剂能够在液体表面形成分子层,使液体表面张力降低,使得液体分子能够更容易相互靠近,形成胶束结构。
2. 分散性:表面活性剂具有较好的分散性,可以将固体颗粒分散在液体中,形成均匀的悬浮液。
3. 乳化性:表面活性剂可以将两种互不溶的液体乳化,形成乳状液体。
4. 渗透性:表面活性剂能够渗透到固体表面,改变其表面性质。
5. 泡沫性:一些表面活性剂在搅拌或摩擦作用下能够产生泡沫。
二、分类根据其分子结构和作用方式的不同,化学表面活性剂可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂四类。
1. 阴离子表面活性剂:阴离子表面活性剂的疏水基团带有阴离子基团,如烷基苯磺酸盐和烷基硫酸盐。
这类表面活性剂广泛应用于洗涤剂、肥皂等清洁产品中。
2. 阳离子表面活性剂:阳离子表面活性剂的疏水基团带有阳离子基团,如季铵盐和季胺盐。
这类表面活性剂主要用于柔顺剂、杀菌剂等产品。
3. 非离子表面活性剂:非离子表面活性剂的疏水基团不含离子基团,如聚氧乙烯醚和聚氧乙烯醚硅油。
这类表面活性剂常用于护肤品、染料助剂等领域。
4. 两性表面活性剂:两性表面活性剂的分子同时具有阳离子和阴离子性质,如脂肪醇聚醚硫酸钠和缩水甘油醚磺酸盐。
这类表面活性剂多用于油田、药品制剂等行业。
三、应用领域化学表面活性剂在各个领域有着广泛的应用,如下所示:1. 洗涤行业:洗涤剂是化学表面活性剂最常见的应用之一。
表面活性剂的化学性质与分类
表面活性剂的化学性质与分类表面活性剂是一类能够降低液体表面张力的化合物,广泛应用于洗涤、化妆品、医药、食品和工业生产等领域。
根据其电荷性质,表面活性剂可以分为阴离子、阳离子、非离子和两性离子四大类。
本文将重点介绍阴离子表面活性剂的化学性质及分类。
一、阴离子表面活性剂的化学性质阴离子表面活性剂的亲水头部通常是羧基、磺酸基、硫酸基等阴离子基团,这些基团通过离子键与水分子相互作用,使表面活性剂的亲水性增强。
同时,阴离子表面活性剂的疏水尾部通常是长链烷基或芳基,这些基团通过非极性相互作用与有机物或其他不溶于水的物质结合,使表面活性剂的溶解性增强。
二、阴离子表面活性剂的分类1.硫酸盐表面活性剂硫酸盐表面活性剂是最早使用的阴离子表面活性剂之一,具有较高的表面活性,发泡性较强,广泛应用于洗涤和化妆品等领域。
但是,由于其刺激性较大,对人体和环境有一定的负面影响,因此逐渐被其他表面活性剂所取代。
2.磷酸盐表面活性剂磷酸盐表面活性剂的亲水头部通常是磷酸基团,疏水尾部通常是由脂肪醇或芳基构成。
这些表面活性剂具有较高的稳定性和溶解性,广泛应用于清洁和工业领域。
由于其较低的刺激性,也被应用于个人护理产品中。
3.羧酸盐表面活性剂羧酸盐表面活性剂是最常见的一种阴离子表面活性剂,通常由脂肪酸和碱反应制得。
这些表面活性剂具有较低的刺激性和较好的生物降解性,因此广泛应用于个人护理和化妆品等领域。
同时,由于其较低的发泡性,也被应用于洗涤剂和工业领域。
4.氨基酸表面活性剂氨基酸表面活性剂是一种特殊的阴离子表面活性剂,以氨基酸为基础构建亲水头部和疏水尾部。
这些表面活性剂具有温和、高效、可生物降解等优点,因此广泛应用于个人护理产品、洗涤剂、化妆品等领域。
由于其特殊的分子结构,氨基酸表面活性剂还可以与其他表面活性剂进行复配,提高产品的性能和效果。
子在分子的一侧有一个胺基,在另一侧有一个羧酸基。
在生命系统中,这使得它们非常通用,因为其他分子可以通过分子两侧的不同过程非常特定地附着。
表面活性剂的结构特点及分类
润湿性能
总结词
表面活性剂能够改善液体的润湿性能,使其更好地与固体表面接触。
详细描述
表面活性剂能够降低界面张力,使得液体更好地渗透到固体表面,从而提高润湿效果。
乳化性能
总结词
表面活性剂能够将两种不混溶的液体混合在一起,形成稳定的乳浊液。
详细描述
表面活性剂分子能够吸附在两种液体的界面上,形成稳定的乳化膜,防止液体分离,从而实现乳化效 果。
表面活性剂的应用
工业清洗
用于清洗机械、设备、管道等表面的油污和 杂质。
农药
作为农药的辅助剂,提高农药的附着力和渗 透力,从而提高药效。
化妆品
用于制作洗发水、沐浴露、护肤品等,起到 保湿、滋润、清洁等作用。
油气开采
作为乳化剂和破乳剂,用于提高采油采气效 率。
02
表面活性剂的结构特点
亲水基团
亲水基团是表面活性剂分子中与水分子相互作用的部分,通常为极性基团,如羟基、 羧基、氨基等。
地降低油水界面张力。
疏水基团的性质和数量对表面 活性剂的溶解度、润湿性、乳
化性等性能有重要影响。
连接基团
01
连接基团是连接亲水基团和疏水基团的桥梁,通常为碳链或碳 氧链。
02
连接基团的长度和性质对表面活性剂的性能有重要影响,如降
低表面张力、润湿性、乳化性等。
连接基团的数量和排列方式也会影响表面活性剂的性能。
新型绿色表面活性剂的研究与开发
随着环保意识的提高,新型绿色表面活性剂的研究与开发越来越受到重视。
新型绿色表面活性剂主要包括天然表面活性剂、生物表面活性剂和可降解 表面活性剂等。
这些新型绿色表面活性剂具有低毒或无毒、可生物降解、环境友好等特点, 在化妆品、食品、医药等领域有广泛的应用前景。
表面活性剂简介
常见的天然表面活性剂包括卵磷脂、胆盐、皂角苷等。
合成表面活性剂的制备方法
01
化学合成
通过一系列化学反应将简单原料转化为目标表面活性剂分子。
02
生产工艺
合成表面活性剂的生产工艺通常涉及多个反应步骤和分离操作,以获得
所需的产品纯度和性能。
03
代表性合成表面活性剂
常见的合成表面活性剂包括阴离子型(如硫酸盐、磺酸盐)、阳离子型
表面活性剂的性质
降低表面张力
形成胶束
乳化作用
表面活性剂能够显著降 低水的表面张力,使其
更容易润湿和铺展。
在一定浓度下,表面活 性剂分子聚集形成胶束,
增加溶液的粘度。
表面活性剂能够降低油 水界面张力,形成稳定
的乳液。
润湿和渗透
表面活性剂有助于液体 在固体表面上的润湿和 渗透,提高液体的铺展
能力。
03
工业级、化妆品级、食品级和医药级 等。
02
表面活性剂的结构与性质
表面活性剂的分子结构
表面活性剂分子通常由亲水基团 和疏水基团组成,形成两亲分子。
亲水基团主要负责与水分子结合, 而疏水基团则倾向于避免与水分
子接触,形成分子间的聚集。
表面活性剂分子的亲水性和疏水 性平衡决定了其在水溶液中的表
面活性行为。
头泥包等问题。
油田酸化
表面活性剂可以作为酸液的添加剂, 提高酸化效果,促进油层的解堵和 增产。
采油助剂
在采油过程中,表面活性剂可以起 到乳化、降粘和破乳等作用,提高 采收率和生产效率。
农药和医药中间体
农药助剂
表面活性剂可以作为农药的润湿 剂、分散剂和乳化剂,提高农药 的附着性、渗透性和生物活性。
表面活性剂
因副反应随T的升高而加快,可通过降低反应温度或快速移 取反应生成的HCl来抑制。
雾化法连续硫酸化流程:
原料高级醇和氯 磺酸配比1:1.02,循 环比1:100,反应生 成的HCL由水流泵抽 出,反应热由石墨冷 却器移走。
(3)氨基磺酸硫酸化工艺 氨基磺酸是一种温和的硫酸化剂,副反应少,由于价格较贵, 其应用受到限制。其反应:
3、两性表面活性剂 在水溶液中呈两性状态,随介质不同显示不同活性,主要有: 氨基酸型: R-NHCH2CH2COOH
甜菜碱型 : RN+(CH3)2CH2COO4、非离子表面活性剂 在水中不会离解成离子,因分子中的氧与水形成氢键而溶 于水中。主要有:
聚乙二醇型: R-O(CH2CH2O)nH 多元醇型: R-COOCH2C(CH2OH)3
乙烯不断插入到三乙基铝的烷基-铝键中得到高分子烷基铝。 C、高级三烷基铝氧化得醇化铝
(C2H4)nC2H5 Al (C2H4)nC2H5 (C2H4)nC2H5 + 1.5O2 O(C2H4)nC2H5 Al O(C2H4)nC2H5 O(C2H4)nC2H5
D、醇化铝水解得高碳醇
O(C2H4)nC2H5 Al O(C2H4)nC2H5 O(C2H4)nC2H5
二、多羧酸皂
C3-C24的烯烃与顺丁烯二酸酐加热——烷基琥珀酸酐。可 用作润滑油添加剂、除锈剂; 因分子中含有两个亲水基,其表面活性不好,将其中一个 羧基用丁醇或戊醇酯化生成单羧酸钠盐,即变为性能良好的活
性剂。
CH CO O CH CO R CH2 CH CH CH2 R CH2 CH CH H2O CH CO CO CO O OH CH2 CH CO OH
二、表面活性剂分类 阴离子型 如:RCOO-Na+
表面活性剂1概述、结构特点、分类
按用途分类
01 工业用表面活性剂
用于工业生产过程中的清洗、润湿、乳化、分散、 浮选等作用,如石油、纺织、印染、油漆、涂料 等领域。
02 民用表面活性剂
用于家庭和个人日常生活中的清洁、护理和化妆 品等产品,如洗衣粉、洗发水、沐浴露等领域,如药物载体、细胞培 养基、人工器官等方面的应用。
03 非离子型
以脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等为主 要成分,具有较好的稳定性、配伍性和生物相容 性。
按溶解性质分类
水溶性表面活性剂
易溶于水,形成透明溶液, 如阴离子型和部分非离子 型表面活性剂。
乳化性表面活性剂
既溶于水也溶于油类溶剂, 具有降低表面张力、乳化 和分散等作用。
油溶性表面活性剂
易溶于油类溶剂,如部分 阳离子型和非离子型表面 活性剂。
在环保领域,表面活性剂 可用于废水处理、土壤修 复和油污清洗等。
在农业领域,表面活性剂 可以作为农药的增效剂和 植物生长调节剂等。
02
结构特点
亲水基团
亲水基团是表面活性剂分子中与水有较强亲和力 的部分,通常为极性基团,如羧酸、磺酸、硫酸 酯、氨基等。这些基团能与水分子结合,使表面 活性剂在水溶液中充分溶解。 亲水基团的存在是表面活性剂能够降低表面张力、 形成胶束、具有乳化、润湿、增溶等作用的关键。
连接基团的作用是将亲水基团和疏水 基团连接在一起,形成稳定的分子结 构,同时影响表面活性剂的溶解度、 界面性质和聚集状态等。
03
分类
按离子类型分类
01 阴离子型
以脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐等为主要成分, 具有较好的去污、乳化、润湿等性能。
02 阳离子型
以胺盐、季铵盐、吡啶盐等为主要成分,具有杀 菌、抗静电等性能,常用于纤维和纺织品的柔软 整理。
表面活性剂分类及特点概述
表面活性剂分类及特点概述表面活性剂种类丰富,分类方法也有多种,基本依据是元素组成、用途、原料来源、分子量大小、基团种类等。
随着社会和科技的飞速发展,人们对表面活性剂的性能要求越来越高,众多结构设计新颖和具有特殊性能的表面活性剂被开发。
这些特殊品种的表面活性剂很难按照现有的标准进行分类,例如用疏水性芳香醛与聚环氧丙烷、聚环氧乙烷二嵌段共聚物的亲水胺缩合制备一种两亲性亚胺可裂解表面活性剂。
表面活性剂的各种分类标准都有一定局限,难以将表面活性剂精确定位,并同时保证不含概念重叠。
目前,为了研究和应用的便利,人们倾向于按照亲水基团在水中的带电性将表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类。
阴离子型表面活性剂是最古老和使用最广的表面活性剂,根据结构可以分为羧酸盐类、磺酸盐类、硫酸盐类和磷酸盐类表面活性剂。
阴离子表面活性剂具有良好的润湿、去污、起泡性质,能吸附于织物表面,且具有良好的稳定性,是洗涤剂和润湿剂的主要活性成分,并且在化妆品行业、制药行业和从土壤中去除油污等领域应用广泛。
两性离子表面活性剂同时具有阳离子和阴离子两种亲水基团,结构如图所示。
根据外界条件不同可以产生正、负两种电荷,例如水溶液的pH,两性离子表面活性剂在不同的 pH 条件下解离程度各异,呈碱性时带负电,呈酸性时点正电,呈中性时表现为非离子型表面活性剂性质。
这类表面活性剂的生物毒性低,并且对人体的眼睛和皮肤比较温和,是个人护理产品的优质配方原料。
烷基甜菜碱和烷基氨基酸型是这类化合物中最具代表性的两种。
由于两性离子表面活性剂的低溶解性和低泡沫性,使其在实际应用中具有限制,很少被单独使用,通常都需要与其他类型表面活性剂复配。
非离子表面活性剂在水中不电离,相比于其他表面活性剂,稳定性更好,价格低廉。
最常见的非离子表面活性剂是醇乙氧基酯、聚氧乙烯酯等,主要用于药物的消泡和增溶剂。
最后,在四类表面活性剂中,阳离子表面活性剂有望成为在世界市场上增长最快的一种,这主要是因为这些表面活性剂在个人护理品和药物配方中的多功能作用。
表面活性剂性质、分类及特性
Span 俗称 OP系O列,化学性质稳定Tw,ee抗n 氧化性O 能强 O
O CR
O
O
CR
(3) 聚氧乙烯烷基酰胺 OH
OH
H(OC2H4)x O
O(C2H4O)zH
R-CONH(C2H4O)nH
常用作起泡剂、增粘剂
OH
O(C2H4O)yH
(4) 多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙
烯加成物Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类;具有 低毒的特点,广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验
20
(1) 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO- 洗涤性能良好,常作为特殊洗涤剂
(2)甜菜碱型 CH3
R-N+-CH2COOCH3
去污力强,对纤维有保护作用
21
----由于其特殊结构,具有许多优异性能,如良好 的去污、起泡和乳化性能,耐硬水性好,对酸碱和 多种金属离子都比较稳定,具有抗静电、杀菌、防 腐蚀等使用性能,特别是其极低毒性和无刺激性以 及良好的生物降解性能,使其在日用化学品应用中 前景广阔。同时在纺织、印染、化纤、除锈方面都 有相当用途。
8
§2.2 表面活性剂的结构、分类及一般性质
1、表面活性剂的结构
表面活性剂分子 非极性亲油基团(烃 链) 极性亲水基团
两亲分子; 不对称、极性;
9
亲水基团和亲油基团
亲水基是容易溶于水或容易被水所润湿的原子 团,如磺酸基、羧基、硫酸酯基、羟基、氨基等;
亲油基又称疏水基、憎水基,由烃链—(CH2)n--组 成,链有长有短,有的具有支链,或者被杂原子或环 状原子团所中断: --(CH2)n-O-(CH2)m-, (CH2)n-Ph—
10
表面活性剂 1 概述、结构特点、分类
Peregal
失水山梨醇油酸酯
司潘-80
Span-80
V.氟表面活性剂
疏水部分碳氢链上的氢原子全部或部分被氟原子取代
全氟辛酸钠
C7F15COONa
1、高热稳定性 2、高化学稳定性 耐强酸、强碱、强氧化剂 3、高表面活性 4、既憎水又憎油 5、合成较困难,对环境污染大
VI.硅表面活性剂
(CH3)3Si-CH2CH2COONa
表面活性剂分子自水中逃逸的趋势 根源于两亲结构而 产生的疏水作用 外部 → 表面吸附 内部 → 缔合体
胶束
三、表面活性剂的分类
亲水部分+亲油部分
饱和碳氢链:如饱和脂肪酸系列
疏水部分
不饱和碳氢链:如油酸系列衍生物 非离子型 阴离子 离子型 阳离子 两性离子
亲水部分
特种表面活性剂:氟表面活性剂、硅表面活性 剂、高分子表面活性剂、生 物表面活性剂 新型表面活性剂:Bola型、Gemini型表面活性剂
第六章 表面活性剂
(Surfactant)
第一节 表面活 性剂概述
一、表面活性剂的定义
水溶液的表面张力曲线
表面活性物质 表面活性剂 表面活性剂:在很低浓度(1%以下)即能大 大降低溶剂的表面张力,或液液界面张力的化 学物质。
二、表面活性剂的结构特点
两亲分子
亲水基或憎油基:容易与水接近的原子团,即极性 部分,或称亲水部分 憎水基或亲油基:不易与水分子接近的原子团(如 碳氢链),即非极性部分,或称 疏水部分
I.阴离子表面活性剂 A:羧酸盐:RCOOM,钠盐: 肥皂:脂肪酸钠 无毒,可再生, 易水解,与Ca2+↓、Mg2+↓ (硬水)
COONa
松香酸钠: 水溶性好,可抗硬水
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2、性质: 毒性小,溶血作用较小,化学上不解离, 不易受电解质,pH值的影响;能与大多数药物配伍,广 泛应用于外用、口服制剂和注射剂。
3、常用品种 ①脂肪酸甘油酯 类别:脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯,如单硬脂酸甘
油酯。
性质:不溶于水,在水、热、酸、碱及酶等下易水解。 应用:HLB 3~4,表面活性弱,用作W/O型辅助乳化剂。
②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)。
③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。
④应用:具有一定的刺激性,只供外用。
2.硫酸化物:
①通式:R· SO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。 O·
②分类:硫酸化油,如硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红
乳化剂的种类 乳化剂的性质 相体积比(φ)
分散相体积
相体积比(φ)=
乳剂总体积
×100%
根据大小分类
1.普通乳(emulsion):1~100m,乳白色不透明 液体。
2.亚纳米乳(subnanoemulsion):又称亚微乳
(submicroemulsion),0.1~0.5m,常作为胃肠
表面活性剂的分类
一、离子表面活性剂 (一)阴离子表面活性剂 (二)阳离子表面活性剂 (三)两性离子表面活性剂 二、非离子表面活性剂
(一)阴离子表面活性剂
这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。
1.高级脂肪酸盐
①系肥皂类,通式:(RCOO-)nMn+,如硬脂酸钠、镁等。
外给药的载体,如环孢菌素静脉注射脂肪乳。
3.纳米乳(nanoemulsion):又称微乳 (microemulsion),10~100nm。
(3)乳剂的作用特点
乳剂临床应用广泛,可以口服、外用、肌肉、静脉注射,
其作用特点为:
① 液滴的分散度高——吸收快、药效好,生物利用度高; ② 油性药物的乳剂——剂量准确,服用方便; ③ O/W型乳剂——可掩盖不良味道; ④ 外用乳剂——改善皮肤、粘膜的透过性,减少刺激;
应用:粘稠白色至黄色的油状液体或蜡状固体,亲油性较
强, HLB1.8~3.8,一般用作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。
⑶聚山梨酯(polysorbate): 脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷
H(C2H4O)xO
O
CH2OOCR
O(C2H4O)yH O(C2H4O)zH
①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
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(RN+H2CH2CH2COO-) 甜菜碱型——季胺盐(RN+(CH3)2CH2COO-) ②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。
表面活性剂的分类
一、离子表面活性剂
二、非离子表面活性剂
① 脂肪酸甘油酯
② 多元醇型
③ 聚氧乙烯型 ④ 聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物
二、非离子表面活性剂
在水溶液中不是解离状态故称之为非离子表面活性剂。
1、结构组成:
①亲水基团 (甘油、聚乙二醇、山梨醇); ②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基); ③酯键、醚健。
②多元醇型 简称蔗糖酯, 是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化 合物,分为单酯、二酯、三酯及多酯。
⑴蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters,SE)
性质:溶于丙二醇、乙醇,但不溶于水和油;在酸、碱及
酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸。
应用:HLB 5~13,表面活性弱,用作O/W型乳化剂。
⑵脂肪酸山梨坦:
山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸
OH
O
CH2OOCR
OH OH
→脱水山梨醇脂肪酸酯的混合物 (司盘,span)
品种:span20(脱水山梨醇单月桂酸酯),span40(脱水
山梨醇单棕榈酸酯);span60(脱水山梨醇单硬脂酸酯);
span65(脱水山梨醇三硬脂酸酯);span80(脱水山梨醇 单油酸酯);span85(脱水山梨醇三油酸酯)。
(1)乳剂的基本组成
水相 water phase(W)—水或水溶液;
油相oil phase(O)—与水不相混溶的有机液体 乳化剂emulsifier—防止油水分层的稳定剂
(2)乳剂的类型
根据结构分类 根据乳滴的大小分类
根据结构分类
基本型 复合型
O/W 内相 外相 水包油
W/O
W/O/W
O/W/O
水相 油相 内相 外相 内水相 外水相 内油相 外油相 油包水 水包油包水 油包水包油
O/W型乳剂和W/O型乳剂的区别
O/W型乳剂 W/O型乳剂
外观
稀释
乳白色
可用水稀释
油状色近似
可用油稀释
导电性
水溶性颜料 油溶性颜料
导电
外相染色 内相染色
不导电或 几乎不导电
内相染色 外相染色
决定乳剂类型的因素是什么?
第六节
一、概述 (1)乳剂的基本组成 (2)乳剂的类型 (3)乳剂的特点 二、乳化剂 三、乳剂的形成理论 四、乳剂的稳定性 五、乳剂的制备 六、乳剂的质量评定
乳剂
一、概
述
定义:乳剂(emulsions),又称乳浊液,系指 两种互不相溶的液体,其中一种液体以小液滴 状态分散在另一种液体中所形成的非均相分散 体系。 特征:热力学不稳定体系(聚集)和动力学 不稳定体系(沉降或漂浮)。
HLB 0.5~30,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、增溶剂,是目前能应用于
静脉注射乳剂的一种合成的乳化剂。
表面活性剂的基本特性
(一)临界胶束浓度
胶束(micelles):当溶液内表面活性剂分子数目不
断增加时,其疏水部分相互吸引,缔合在一起,亲水 部分向着水,几十个或更多分子缔合在一起形成缔合 的粒子,称为胶束。
临界胶束浓度(critical micell concentration,
CMC):表面活性分子缔合形成胶束的最低浓度。CMC 的大小与物质的结构、组成有关。
CMC的测定
1.表面张力法:以表面张力对浓度 的对数作图,曲线的转折点即 为CMC值。适合于离子表面活性 剂和非离子型表面活性剂。 2.电导法:以表面活性剂溶液的摩 尔电导率对浓度或浓度的平方 根作图,曲线的转折点即CMC值。 适合于离子表面活性剂。
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。
(三)两性离子型表面活性剂
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。
1)聚氧乙烯脂肪酸酯
2)聚氧乙烯脂肪醇醚
系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。 通式:R· (CH2O CH2)nH。 O·
品种:
苄泽类(Brij):如Brij-30和-35分别为不同分子量的聚乙
二醇与月桂醇的缩合物,n为10-20时作油/水乳化剂。
西土马哥(Cetomacrogol):聚乙二醇与十六醇的缩合物。
物 RC6H5SO3-M+
②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。
③性质:水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物差,
但不易水解。
④应用: 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的
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)。
③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。
④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。
3.磺酸化物:
①通式:脂肪族磺酸化物 R· 3-M+ 和烷基芳基磺酸化 SO
增溶剂;较好的洗涤剂。
(二)阳离子型表面活性剂
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+R3R4]X-,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。
并不是所以表面活性剂HLB值能用算式计算,须 用实验方法加以验证。
(三)Krafft点和昙点
Krafft点:离子表面活性剂在水中的溶解度随 温度升高至某一温度时,其溶解度急剧升高,该 温度称为Krafft点。
起昙与昙点:因加热聚乙烯型非离子表面活性 剂溶液发生混浊的现象称为起昙,此时的温度称 为浊点或昙点(cloud point)。
庚基乙二醇十二烷基醚的表面 张力与浓度的关系
3.染料法:表面活性剂溶液增溶染 料前后吸收光谱的变化。
4.光散射法:胶束形成与散射光强 度成正比。
十二烷基磺酸水溶液的 电导率与浓度的关系
(二)亲水亲油平衡值
定义:
HLB(hydrophilelipophile balance)系 表面活性剂中亲水和亲 油基团对油或水的综合 亲合力,是用来表示表 面活性剂的亲水亲油性 强弱的数值。