第三章 表面活性剂的功能与应用分解
第3章表面活性剂的功能与应用乳化与破乳作用
■1964年Shinoda和Arai提出。 ■PIT：在一定的体系中，在某一温度时，乳化剂的HLB值发生急剧变 化，同时乳状液体系发生相变，此温度称为相转变温度，即PIT。PIT 是体系所具有的特性温度。PIT也可认为是乳化剂亲水亲油性质刚 好平衡的温度。
■根据PIT可以选择乳化剂，高于PIT形成W/O型乳状液，低于PIT形成O/W 型乳状液；
破乳：乳状液完全破坏，成为不相混溶的两相。实质上就是消除乳状液稳
定化条件、使分散的液滴聚集、分层的过程。
破乳的应用 原油脱水、从洗羊毛的废液中回收羊毛酯、化学反应因水洗造成乳化的 脱水等。
破乳过程 (1) 絮凝过程 可逆过程—聚集成团和解离的动态平衡，各液珠仍存在 ；
PIT与HLB值有一定关系，一般PIT随HLB值的增加而升高。
■1957年藤田提出有机概念图(Conceptional Diagram）预测有机物的性 质。
■将有机物按照组成分子结构的官能团分解为有机性基（以 “O”表示） 和无机性基（以 “I”表示）两大类，并给予它们一定的数值（基数值）。
制备方法
0.01mol/L双十八烷基二甲基氯化铵为乳化剂乳化水-辛
烷混合物，用混合法得到O/W型，用螺旋搅拌法得到W/O型 乳状液。
乳化器材质 在亲水性较强的玻璃容器中得到的都是O/W型，而在亲水
性较弱的塑料容器中多形成W/O型的乳状液。
当乳化剂用量足以克服乳化器材质的润湿性质所带来的影响时，形成 乳状液的类型取决于乳化剂自身的性质（如浓度）而与器壁的亲水亲
■PIT能直接反映油相和水相的化学性质，测定方便，用PIT法来选择非 离子型乳化剂比HLB法更为方便。
《表面活性剂的作用》课件
表面活性剂的发展前景
高效绿色表面活性剂研究
研究、开发环境友好型表面活性剂，提高生物可降解性，降低毒性和资源消耗，加强表面活 性剂的可持续发展。
表面活性剂工业化研究
加强表面活性剂产业化研究，提高产业的技术和水平。
表面活性剂国际竞争力研究
加强表面活性剂在国际市场竞争的战略和技术上的研究，提高表面活性剂在国使完全不相容的物质在一定条件下混合，并增加溶液的黏度。
表面活性剂的应用领域
日用化学品
• 洗涤剂 • 肥皂 • 洗发水
工业化学品
• 净水剂 • 矿物反浮选剂 • 防锈液
食品化学品
• 乳化剂 • 稳定剂 • 起泡剂
表面活性剂的环境问题
1 水污染
2 土壤污染
3 生态毒性
表面活性剂在水中难以降解， 会污染水体，对水生态环境 造成危害。
部分表面活性剂会进入土壤， 在一定程度上破坏土壤结构， 影响作物生长。
表面活性剂会累积在生物体 中，对水生动物、植物等造 成毒害。
表面活性剂的安全性评价
毒性
表面活性剂的毒性随着化学结构的变化而有很大差异， 需要进行毒性测试和评价。
环境适应性
表面活性剂的环境影响需要进行评价和对策，促进其合 理使用。
非离子性表面活性剂
非离子表面活性剂外观像蜡状或液体，水溶性很好，在 沸水中也不分解，也不会使容器产生腐蚀性。
表面活性剂的作用原理
1
降低表面张力
表面活性剂可降低液体表面的表面张力，使液体更容易流动。
2
乳化分散作用
表面活性剂的亲水性部位向水相覆盖，亲油性部位向油相覆盖，从而分散油水两相，形成乳液体系。
生产
表面活性剂可从石化原料或天然植物中提取。合成表面活性剂的方法是以石油和天然气等为 主要原料，通过化学合成方式人工制造。
表面活性剂的功能与应用
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表面活性剂
1
增溶作用 乳化作用 润湿作用 起泡与消泡 洗涤作用 分散作用
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功能 应用
表面活性剂
肥皂、洗涤剂 化妆品 食品加工 石油、建筑 纺织工业 金属加工
2
3.1 增溶作用 Solubilization
s / 溶解度
3.1.1 增溶作用的定义和特点
1 相体积（25.98%—74.02%） 2 乳化剂的分子结构和性质 3 乳化器的材质 4 两相的聚结速度
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表面活性剂
15
3.2.2 影响乳状液稳定性的因素
有两相界面存在 是热力学不稳定体系
1 表面张力 2 界面膜的性质 3 界面电荷 4 乳状液分散介质的黏度 5 固体粉末的加入
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表面活性剂
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洗发应注意的问题
1 不宜过勤 根据自己的情况，大概一周洗两、三次就可以了。
2 不宜用二合一或多合一的洗发水 3 护法素的使用
天生卷或头发较为干枯的可适量增加护法素的用量。 非常细软的发质一般头皮都容易出油，可以少用护法素。 护法素中的多种化学物质可渗入头皮，进而会伤害大脑， 只要用在发梢上即可，不要碰到头皮或者尽量清洗干净。
广义完井液 —— 一切与产层接触的流体（各种盐水、 聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。
狭义完井液 —— 钻开油气层的钻井液。
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表面活性剂
43
3.4.4.3 消泡作用在发酵工业中的应用 3.4.4.4 消泡作用在轻工业中的应用
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表面活性剂
44
3.5 洗涤和去污作用
表面活性剂及其作用
表面活性剂效率
使水的表面张力降低到一定值时所需要的表 面活性剂的浓度。显然，所需浓度愈低，表面活 性剂的性能愈好。
表面活性剂的能力
能够把水的表面张力降低到的最小值。显然， 能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有 效。活性剂的能力也称为有效值。
表面活性剂的结构对其效率及能力的影响
表面活性剂的效率与能力在数值上常常是相 反的。
例如，当憎水基团的链长增加时，活性剂的 效率提高，而能力可能降低了。
当憎水基团有支 链或不饱和程度增加 时，效率降低，能力 却增加。
对（正－烷基）苯磺酸钠的水溶液在348K时的 表面张力与浓度的关系
65
/(N m1)
60
55
50
45
40
35
SO 3N a
C. 污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除， 洁净表面被活性剂分子占领。
5.洗涤作用
表面活性剂的去 污过程示意图
5.洗涤作用
在合成洗涤剂中往往除了加某些起泡剂、乳 化剂等表面活性物质外，还要加入一些硅酸盐、 焦磷酸盐等非表面活性物质，使溶液有一定的碱 性，增强去污能力，同时也可防止清洁固体表面 重新被污物沉积。
这种开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束 浓度，简称CMC
这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对 浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度， 表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。
临界胶束浓度时各种性质的突变
临界胶束浓度
去污作用
密度改变
电导率
表面活性剂溶液的性 质
表面张力 渗透压
有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中 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。
表面活性剂的功能
表面活性剂的功能表面活性剂是一种化学物质，广泛应用于各个领域。
它具有许多重要的功能，下面将介绍其中几个主要的功能。
第一，表面活性剂具有降低液体表面张力的功能。
液体的表面张力是指液体表面上分子间的相互牵引力。
表面活性剂能够吸附在液体表面，并与液体分子相互作用，破坏液体表面分子间的牵引力，从而降低液体的表面张力。
这使得液体更容易湿润固体表面，并能够提高液体的流动性。
第二，表面活性剂具有增强溶解度的功能。
由于表面活性剂的结构具有亲水和疏水基团，它们能够在水和油之间形成一种结构称为胶束。
胶束是一种由表面活性剂分子组成的小颗粒，其疏水基团朝向胶束的内部，亲水基团朝向胶束的外部，从而将疏水物质包围在内部。
这种结构能够增强疏水物质在水中的溶解度，使其更易被水所接受。
第三，表面活性剂具有分散、乳化和稳定液体混合物的功能。
由于表面活性剂的两性性质，它们能够将不相溶的液体分散在一起，并形成稳定的乳状液体。
这在制药、食品和化妆品等领域中得到了广泛应用。
例如，在药物制剂中，表面活性剂能够将水溶性药物和油溶性药物结合在一起，提高药物的稳定性和溶解度。
第四，表面活性剂具有减少液滴的表面张力的功能。
在农业领域中，表面活性剂被用作农药的助剂。
它们能够降低液滴的表面张力，使液滴更好地附着在作物上，并提高农药的吸收效率。
此外，表面活性剂还能够改善土壤的渗透性，促进植物根系的生长和发育。
除了上述功能外，表面活性剂还具有抗静电、抗沉积、防锈、抗腐蚀等多种功能。
总的来说，表面活性剂的功能非常广泛，不仅可以改变液体的性质，提高液体的使用性能，还可以在各个领域中发挥重要的作用。
然而，由于表面活性剂会对环境产生一定的影响，因此在应用过程中需要合理使用，并加强对其环境和健康风险的研究。
表面活性剂的功能和应用
表面活性剂的功能和应用1、简述增溶作用的方式。
非极性分子在胶团内核的增溶。
饱和脂肪烃、环烷烃及苯等不易极化的非极性有机化合物，一般被加溶于胶团的内核中，就像溶于非极性碳氢化合物液体中一样，紫外光谱或核磁共振谱表明被加溶物处于非极性环境中，X射线表明在加溶后胶团变大。
2）在表面活性剂分子间的增溶：对于分子结构与表面活性剂相似的极性有机化合物，如长链的醇、氨、脂肪酸和极性染料等两性分子，则是增溶于胶束的栅栏之间，这种方式增溶后胶束并不变大。
3）在胶束表面的吸附增溶，即吸附增溶。
是既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子极性有机化合物在胶束表面的增溶。
4）聚氧乙烯链间的增溶：以聚氧乙烯基为亲水基团的非离子表面活性剂，通常将被增溶物包藏在胶束外层的聚氧乙烯链中。
2、论述增溶作用的影响因素。
表面活性剂的化学结构：具有同样疏水基的表面活性剂，其增溶量有如下次序：非离子型＞阳离子型＞阴离子型；胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大；亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直链的小；带有不饱和结构的表面活性剂，或在活性剂分子上引入第二极性基团时，对烃类的增溶作用减小，而对长链极性物增溶作用增加。
2）被增溶物质的化学结构：脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而减小，随不饱和度及环化程度的增加而增大；带支链的饱和化合物与相应的直链异构体增溶量大致相同。
3）温度的影响：多数情况下，温度越高，增溶作用越大。
4）添加无机电解质的影响：离子型表面活性剂溶液中加入无机电解质,可增加烃类化合物的增溶程度，但使极性有机物的增溶程度减少。
5）有机物添加剂的影响：向表面活性剂中加烃类等非极性化合物，会使其增溶于表面活性剂胶束内部，使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束的“栅栏”中，即提高了极性有机物的增溶程度。
反之，添加极性有机物后，增溶于胶束的“栅栏”中，使非极性碳氢化合物增溶的空间变大，增溶量增加。
3、乳状液的类型及鉴别方法。
第3章 表面活性剂的功能与应用
• 3.胶片生产 • 胶片上出现的微小油脂杂质造成的斑点， 在乳化剂中加入适当的表面活性剂，利用 胶束的增溶作用可以使斑点消除。此外， 增溶作用在洗涤去污中也发挥着重要作用。
第二节 乳化与破乳作用
• 定义：乳状液是指一种或多种液体以液珠 形式分散在与它不相溶的液体中构成的分 散体系，由于体系呈现乳白色而被称为乳 状液，形成乳状液的过程叫做乳化。乳状 液中，以液珠形式存在的一相称为内相， 也称分散相，另一相连成一片，称为外相 或连续相或分散介质。
（2）乳化剂的分子结构和性质 乳化剂：为了促进乳状液的形成、维持乳液稳 定而使用的一类表面活性剂。 作用原理： a、分子结构：分子亲水的极性头伸入水相， 亲油的非极性头（碳氢链）伸入油相，在分 散相液滴和分散介质之间的界面上形成定向 吸附层。通常乳化剂分子中亲水基和亲油基 的横截面积不同，其分子犹如一头大一头小 的楔子，小的一头可以插入液滴表面。
例如：一价金属盐极性头的横截面积大于非极性 头的，在该类乳化剂的作用下，容易生成o/w 型乳液，亲水的极性头向外伸进水相使其成为 分散介质，亲油的碳氢链向内伸入油相使其成 为分散相。而二价金属盐则易生成w/o型乳液。 因为二价金属盐的亲油基有两个碳氢链组成， 亲油基的截面积大于极性头的， 于是亲油基向 外伸入油相，而极性基向内伸入水相。 b 、性质：通常易溶于水的乳化剂有助于形成 o/w型，易溶于有的则易形成w/o型，乳化剂在 某相中的溶解度越大，表示二者的相容性越好， 表面张力越低，体系的稳定性越好。
5.有机物添加剂的影响 向表面活性剂溶液中添加烃类等非极性化合 物，会使其增溶于表面活性剂胶束内部， 使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束 “栅栏”中，即提高了极性有机物的增溶 程度，反之添加了极性有机物后，增溶于 胶束的“栅栏”中，使非极性碳氢化合物 增溶的空间变大，增溶量增加。
表面活性剂功能与应用——润湿作用
第三章表面活性剂功能与应用——润湿作用一、润湿功能例子：水润湿玻璃，加入表面活性剂润湿容易；水滴在石蜡上，石蜡几乎不被润湿，加入少量表面活性剂石蜡就容易被润湿了；较厚的毛毡或棉絮放入水中，很难渗透，加入一些表面活性剂就容易浸透了。
表面活性剂具有渗透作用或润湿作用所谓润湿是指一种流体被另一种流体从固体表面或固液界面所取代的过程。
润湿过程往往涉及三相，其中至少两相为流体。
1.润湿过程润湿作用是一个过程。
润湿过程主要分为三类：沾湿、浸湿和铺展。
产生的条件不同。
其能否进行和进行的程度可根据此过程热力学函数变化判断。
在恒温恒压条件下可方便使用润湿过程体系自由能变化表征。
（1）沾湿主要指液-气界面和固-气界面上的气体被液体取代的过程，在此过程中消失的固-气界面的大小与其后形成的固-液界面的大小是相等的。
如喷洒农药，农药附着于植物的枝叶上。
沾湿附着发生条件：△G A=γSL-γSG-γLG＜0W A=γSG-γSL+γLG≥0 （沾湿）式中：γSG、γSL和γLG分别为气-固、液-固和气-液界面的表面张力（2）浸湿浸湿是指固体浸入液体的过程，原有的固气界面空气被固液取代。
如洗衣时衣物泡在水中；织物染色前先用水浸泡过程浸湿发生条件：△G i=γSL-γSG≤0W i=γSG-γSL≥0 （W i：浸湿功）（3）铺展液体取代固体表面上的气体，固-气界面被固-液界面取代的同时液体表面能够扩展的现象。
铺展发生条件为：△G S=γSL+γLG-γSG≤0S=γSG-γSL-γLG≥0 （S：铺展功）一般，若液体能够在固体表面铺展，则沾湿和浸湿现象必然能够发生。
从润湿方程可以看出：固体自由能γSG越大，液体表面张力γLG越低，对润湿越有利。
2.接触角和润湿方程（杨氏方程）接触角：固、液、气三相交界处自固-液界面经过液体内部到气液界面处的夹角。
接触角与固-液，固-气和液-气表面张力的关系可表示为：γSG-γSL=γLG COSθ杨氏方程COSθ=（γSG-γSL）/γLG加入表面活性剂，γLG↓γSL↓ COSθ↑θ↓θ＞90°不润湿θ＜90°润湿θ越小润湿越好θ=0°或不存在→铺展将杨氏方程代入W A W i SW A =γLG （1+ COS θ）≥0 θ≤180° W i =γLG COS θ ≥0 θ≤90° S =γLG （ COS θ-1） ≥0 θ≤0° 纤维特性=γSL +γLG COS θ θ前进接触角 由于液体表面曲率，液体在毛细管中提升力大小为2πr γLG COS θ。
表面活性剂的原理与应用
表面活性剂的原理与应用1. 简介表面活性剂是一类具有特殊分子结构的化学物质，能使液体的表面张力降低并增强液体与固体或气体的相互作用力。
在许多领域中，表面活性剂都有广泛的应用，包括洗涤剂、乳化剂、润滑剂、泡沫剂等。
2. 表面活性剂的原理表面活性剂的分子结构通常由亲水基与疏水基组成，亲水基部分能与水分子形成氢键，而疏水基则能与油脂或其他非极性物质相互作用。
通过这种分子结构，表面活性剂能在水和油之间建立一层分子薄膜，称为胶束，分散油脂颗粒使其悬浮于水中，从而实现清洁的效果。
3. 表面活性剂的应用3.1 洗涤剂•表面活性剂在洗涤剂中起到增湿、分散和乳化的作用。
通过封闭液滴中的污垢颗粒，表面活性剂能使污垢颗粒悬浮并随水流洗去，保持清洁。
•表面活性剂还能吸附油脂颗粒，并在油脂表面形成胶束，使油脂颗粒分散于水中，提高清洁效果。
3.2 乳化剂•乳化剂是由一种或多种表面活性剂组成的混合物，可将两种不溶性液体变成均匀悬浮的乳状液。
乳化剂中的表面活性剂能够将不溶性液体的微小颗粒包裹在胶束中，使其分散于另一种液体中，形成稳定的乳状液。
3.3 润滑剂•表面活性剂在润滑剂中起到减少接触面积、降低摩擦系数的作用。
它们能吸附在金属表面形成一层保护膜，减少金属间的直接接触，从而减少摩擦和磨损。
3.4 泡沫剂•表面活性剂能够使液体形成稳定的泡沫，这是因为它们在液体表面形成一层薄膜，增加气液界面的张力。
这种薄膜能够抵抗气泡的破裂，使泡沫能够持久存在。
3.5 其他应用除了上述应用外，表面活性剂还广泛应用于化妆品、农药、纺织品、胶粘剂、医药等领域。
它们能改善产品的稳定性、溶解性、润湿性等性能，并提高产品的使用效果。
4. 总结表面活性剂是一类具有特殊分子结构的化学物质，通过降低表面张力和增强相互作用力的方式，在许多领域中发挥重要作用。
它们在洗涤剂、乳化剂、润滑剂、泡沫剂等方面的应用使得这些产品具有更好的功能和效果。
随着科技的进步，表面活性剂的应用领域还将继续扩大，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
表面活性剂的功能
表面活性剂的功能
凡是能吸附在溶液的表面上，较低浓度就能极高的降低表面张力的能力和效率的物质称为表面活性剂。
表面活性剂的分子结构可分为两部分，一部分是亲水基团，另一部分是疏水基团。
表面活性剂的性质主要由亲水基团决定，而亲水基团的结构变化多端，所以总体上可分为两大类：离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。
表面活性剂的功能主要有五类：润湿作用、乳化作用、悬浮分散作用、增溶作用、发泡作用。
1.润湿作用。
所谓润湿就是当固体与液体接触时，原来的固-气和液-气表面消失而形成新的固-液界面的现象。
表面活性剂以极性基团朝向固体，非极性基团朝向气、液体吸附于固体表面，形成定向排列的吸附层，使自由能较高的固体表面被碳氢链覆盖而转化为低能表面，达到改变润湿性能的目的。
2.乳化作用。
乳化作用是指两种不相混溶的液体中的一种以极小的粒子（粒径1-10微米）均匀地分散到另一种液体中形成乳状液的作用。
乳化过程中，表面活性剂可起两种主要作用，一是降低两种液体间界面张力的稳定作用；二是保护作用。
3.悬浮分散作用。
把固体微粒均匀、稳定地分散到液体介质中，形成悬浮体的作用叫做分散作用。
表面活性剂在固体颗粒表面的吸附，能够增加固体微粒重新聚积的能障，降低粒子聚积的倾向，提高分散体系的稳定性。
4.增溶作用。
增溶作用指表面活性剂有增加难溶性或不溶性物质在水中的溶解度的作用。
5.发泡作用。
气体分散在液体中的状态称为气泡。
向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。
第3章表面活性剂的功能与应用起泡和消泡作用
② 界面膜的弹性
（5）表面电荷 （6）表面活性剂的分子结构 （7）其他
降低液体的表面张力，有利于生成泡沫。
在当界面膜有一定的强度，能形成多面体泡沫时，低表
面张力有助于泡沫的稳定。 γ不是泡沫稳定的决定因素。
P 2
R
—丁醇水溶液的γ<十二烷基硫酸钠水溶液的γ（起泡
性更好）
—一些蛋白质、明胶水溶液的γ(稳泡性好）>表面
加入γ极低的消泡剂（聚氧乙烯聚硅氧烷等），使 膜失去弹性，液膜最终因失去自修复作用而破坏。
泡沫液膜的表面粘度高有利于延长泡沫的寿命。 增加液膜强度、减缓液膜排液速度、降低液膜
的透气性，阻止泡内气体的扩散等。 能产生氢键的稳泡剂能提高液膜的粘度。
疏水的固体颗粒（如二氧化硅）的作用是： 将原来吸附于液膜表面的表面活性剂从液膜表面上拉下来
排液的主要原因：
① 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。
② 表面张力排液
表面张力排液
Laplace 公式
P 2
R
Plateau边界 B处液体压力＞A处，液体会从B处向A处排，
使气泡间膜变薄而破裂；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。
泡沫是指气体分散在液体中的一种分散体系。气体是分散相， 液体是分散介质。
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。
表面活性剂的功能与应用乳化与破乳作用
01
02
03
破乳剂在污水处理中的应用
其他表面活性剂的应用领域
表面活性剂在食品工业中广泛应用于食品添加剂和加工助剂，如稳定剂、增稠剂和消泡剂等。
在医药领域，表面活性剂作为药物载体和药物增溶、稳定剂，有助于提高药物的生物利用度和稳定性。
表面活性剂在破乳过程中的作用
破乳是指将乳状液破坏，使油水两相分离的过程。表面活性剂在破乳过程中起到关键作用。通过改变表面活性剂的种类和浓度，可以调节乳状液的稳定性，从而实现油水相的有效分离。
表面活性剂在乳化与破乳中的重要性
表面活性剂在乳化与破乳过程中起着至关重要的作用。它们能够显著影响乳状液的形成、稳定性和分离效果。通过合理选择和应用表面活性剂，可以实现高效的乳化和破乳过程，广泛应用于石油、化工、食品和制药等领域。
表面活性剂在乳化与破乳中的作用与重要性
未来研究方向与展望
深入研究表面活性剂的分子结构和性能关系：进一步了解表面活性剂的分子结构与其乳化、破乳性能之间的关系，有助于发现新型高效的表面活性剂，提高乳化与破乳效果。
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影响乳状液稳定性的因素
界面膜的强度、界面电荷、温度、外力等。
乳状液的类型与稳定性
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降低界面张力
表面活性剂能够显著降低油水界面张力，使油滴更容易形成和稳定。
形成界面膜
表面活性剂分子在油水界面上定向排列，形成具有一定强度的界面膜，防止油滴合并和破裂。
电荷稳定作用
某些表面活性剂能够使乳状液界面带电，产生静电排斥力，提高乳状液的稳定性。
表面活性剂在乳化过程中的作用
表面活性剂化学第三章SA功能和应用
Bancroft提出，油、水两相中对乳化剂溶解度 大的一相将成为外相，即分散介质。 3.乳化器的材质 乳化过程中，器壁的亲水亲油性对形成乳状液 类型有一定的影响。通常器壁的亲水性强容易得 到 O/W乳状液。表3-3
4.两相的聚集速度
1957年Davies经过研究指出，在乳化剂，油、水 一起摇荡时，油相和水相都破裂成液滴，最终形成的 乳状液类型取决于两种液滴的聚结速度。液滴的聚结
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3.2.4
乳状液的破乳
乳液的破坏有分层、变型、破乳三种方式。 分层：由于分散相和分散介质的密度不同，在重力和其它外力作用下， 分散相液滴上升或下降的现象。 变型：乳状液从一种类型转变为另一种类型。 破乳：乳状液完全被破坏，发生油水分层的现象。 破乳的方法有：
– 机械法：是利用外力使乳液破乳的方法，如，离心分离法。 – 物理法：常用的有电沉积法、超声波法、过滤法。 – 化学法：主要通过改变乳状液的类型或界面性质，降低乳液的稳定性从 而破乳。
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3.2.1乳状液的类型及形成
乳状液的类型和鉴别 乳状液通常有以下三种：
1.
水包油型（O/W）,如，人乳，牛奶。
2.
3.
油包水型（W/O），如原油、油性化妆品
套圈性（O/W/O）和（W/O/W）,由水相和油相一层一层
交替分散形成的乳状液。一般存在于原油中。
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乳状液的鉴别主要有：
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破乳剂破乳的机理：
顶替作用：新加入乳化剂代替原来的乳化剂 润湿作用：在以固体粉末为乳化剂的乳状液中 絮凝-聚结作用：主要为分子量较大的非离子表
面活性剂
破坏界面膜：在加热或搅拌条件下进行
表面活性剂的原理及应用
表面活性剂的原理及应用1. 表面活性剂的基本原理1.1 表面张力的概念•表面张力是指液体表面对内部的一种作用力，使液体表面呈现收缩、凝聚的特性。
•表面张力是由液体分子间作用力引起的，液体分子存在着引力和斥力。
1.2 表面活性剂的定义•表面活性剂是一种具有降低液体表面张力且能在两相界面上形成吸附层的化学物质。
•表面活性剂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。
1.3 表面活性剂的作用原理表面活性剂在液-液、液-气界面上形成一个吸附层，降低了界面的表面张力，使分子间的相互作用力减小。
具体表现在以下几个方面：•降低表面张力：表面活性剂吸附在界面上，使界面能够更容易发生扩展和变形。
•增强润湿性：表面活性剂改变了液体与固体之间的界面性质，提高了液体在固体表面上的润湿性。
•稳定乳液：表面活性剂形成吸附层，阻止了小液滴的细胞融合和沉降，实现了乳液的稳定。
•分散和乳化作用：表面活性剂分子将液滴分散均匀，使分散相与连续相相互混合形成乳液，提高了分散系统的稳定性。
2. 表面活性剂的应用2.1 清洁剂•洗衣粉：含有表面活性剂可以有效地分散和去除污渍，提高洗衣效果。
•洗洁精：表面活性剂可降低水的表面张力，增强润湿性，使洗涤过程更容易进行。
•洗发水：含有表面活性剂可以去除头皮上的油脂和污垢，保持头发清洁。
2.2 化妆品•面霜和乳液：表面活性剂可以用于乳化作用，稳定油和水的混合物，使乳液能均匀涂抹在皮肤上。
•洗面奶：表面活性剂可以起到洁面和去除皮肤上的污垢的作用。
•唇膏和口红：表面活性剂可以增强色料的附着性，使唇膏更持久。
2.3 农业•杀虫剂和除草剂：表面活性剂可以提高喷雾液的润湿性，使农药在植物表面均匀分布，增加药效。
•叶面肥料：表面活性剂可以促进液体肥料的吸收和传导，提高植物的养分吸收效率。
2.4 石油工业•乳化剂：表面活性剂可以将油水混合物分散为胶状乳液，方便输送和处理。
•泡沫剂：表面活性剂可以稳定泡沫，用于石油开采的泡沫驱油。
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Chapter Three
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基本内容
3.1 增溶作用 3.2 乳化与破乳作用 3.3 润湿功能 3.4 起泡和消泡作用 3.5 洗涤和去污作用 3.6 分散和絮凝作用 3.7 其他功能
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表面活性剂的基本功能
表面活性剂在表（界）面上吸附，
由于表面活性剂的用量很少，没有改变溶剂 的性质，因此增溶作用与使用混合溶剂提高 溶解度不同。
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与普通的溶解过程不同，增溶后溶液的沸 点、凝固点、渗透压等没有明显变化，说 明溶质并非以分子或离子形式存在，而是 以团簇分散在表面活性剂的溶液中。
经X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不 同程度的增大，而整个溶液的的依数性变化 不大。说明增溶不同于真正的溶解。
表 形成吸附膜（一般是单分子膜）
面 Adsorption of Surface-Active 活 Agents at Interfaces 性
剂
的
特
性
表面活性剂在溶液内部自聚形成
多种类型的分子有序组合体
Self-assembly
降低表（界）面张力，改变体 系表（界）面的物理化学性质
起泡、消泡、乳化、破乳、 分散、絮凝、润湿、铺展、 渗透、润滑、抗静电、杀 菌等
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增溶作用的本质：
由于胶团的特殊结构，从它的内核到水 相提供了从非极性到极性环境的全过渡。 因此，各类极性或非极性的难溶有机物 都可以找到适合的溶解环境，而存在于 胶团中。由于胶团粒子一般小于0.1um， 加溶后的胶团溶液仍是透明液体。
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增溶量的测定方法
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(2)、表面活性剂的链长对加溶量有明显的影响。
在同系物中，碳氢链越长，CMC越小，越易形 成胶团，且胶团大小随碳氢链增长而增加（聚 集数增加）。
随着表面活性剂碳氢链的增长，非极性的烃 类和弱极性的苯、乙苯在胶团内核的加溶量会 增加。
增溶作用
胶团催化、形成微乳状液、作为间 隔化反应介质和微反应器、药物载 体、洗涤等
表面活性剂分子有序组合体 质点大小或聚集分子层厚度 接近纳米级
可作为制备超细微粒的模 板（模板功能）
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3.1 增溶作用 一、增溶作用的定义和特点
定义：由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶剂 中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。
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增溶后的紫外光谱或核磁共振谱表明被加溶 物处于非极性环境中，X射线表明在加溶后胶 团变大。
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2.交错插入型
增溶于表面活性剂分子间的“栅栏”处
长链醇、胺和极性染料等极性有机分子，一 般以非极性碳氢链插入胶团内部，而极性头 处于表面活性剂极性基之间，并通过氢键或 偶极子相互作用。
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增溶作用的特点: （1）与溶液中增溶剂形成的胶束有关； （2）增溶作用可以使被溶物的化学势大大 降低，是自发过程，是热力学稳定体系。
（3）增溶作用是一个可逆的平衡过程。
（4）增溶后不存在两相，溶液是透明的
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增溶作用与乳化作用的不同：
增溶作用：增溶后不存在两相，是热力学稳 定体系；
被吸附于胶束表面区域或是靠近胶束表面分
子“栅栏”的区域完成苯的、。甲苯
水杨酸
对羟基对苯羟甲酸基苯甲酸
光谱研究表明它们处于完全或接近完全极性的环
境中。如：苯二甲酸二甲酯等，一些高分子物质、 甘油、蔗糖以及某些染料也采取此种增溶方式。
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在非离子表面活性剂溶液中，此类物质加 溶于胶团的聚氧乙烯外壳中。
增溶量的测定方法与溶解度的测定方法 相同： 向100 ml已标定浓度的表面活性剂溶液 中由滴定管滴加被增溶物，当达到饱和 时被增溶物析出，溶液变混浊，此时已 滴入溶液中的被增溶物的物质的量 （mol）即为增溶量。
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增溶力
增溶量除以表面活性剂的物质的量( mol)即得 增溶力。 增溶力表示表面活性剂对难溶或不溶物增溶 的能力。是衡量表面活性剂的重要指标之一。
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三、增溶作用的主要影响因素
1.表面活性剂的化学结构 (1) 表面活性剂的类型对加溶能力有影响
具有同样疏水基的表面活性剂，其加溶 量有如下次序：非离子型＞阳离子型＞ 阴离子型。
原因：非离子型表面活性剂的CMC比离子 型的低，而阳离子型表面活性剂形成的胶团 较疏松，使其加溶作用比阴离子相界面和界面自由能， 是热力学不稳定的多分散体系。
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二、增溶作用的方式
1.内部溶解型
饱和脂肪烃、环烷烃及苯等不易极化的非极 性有机化合物，一般被加溶于胶团的内核中， 就像溶于非极性碳氢化合物液体中一样。
苯、甲苯
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增溶物或深或浅地穿插到原胶束层中形成 混合胶束
水杨酸
加溶后的X射线表明胶团未变大。若极性有 机物分子的极性很弱，加溶时插入胶团的程 度会增加，甚至极性基也会被带入胶团内核。
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3. 表面吸附型
一些既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子
极性有机化合物，在胶束表面的增溶是通过
4、增溶于胶团的极性基层
聚乙二醇型非离子表面活性剂水溶液增溶时， 可能靠醚氧键把增溶物(如苯）包藏在胶束外 层曲折的聚氧化乙烯的亲水链外壳中。
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以这种方式被增溶的物质主要是较易极化 的碳氢化合物，如苯、乙苯、苯酚等短链 芳香烃类化合物
上述四种加溶方式，其增溶量的规律：
4＞2＞1＞3。
非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油 酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大 增加，这称为增溶作用。
例如：常温下，乙苯基本不溶于水，但在 100mL 0.3mol/L的十六酸钾溶液中可溶解3g。
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4
一般把被增溶的物质称为增溶物；加入的表 面活性剂成为增溶剂。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶 的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸 根分子形成的胶束中。