表面活性剂

4.4.5其它分类方法
水溶性 油溶性
低分子量
高分子量
表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、
消泡、保湿、润滑、洗涤、渗透、杀菌、防腐等功能。
广泛应用于洗涤、医药、石油、食品、农业等各个领域。
4.5表面活性剂在溶液中的性质
表面活性剂分子具有“两亲结构”，当表面活性剂溶于 水时，亲水基力图进入水中，疏水基则力图离开水伸向空气，
表面活性剂水溶液其浓度只有稍高于其 CMC值时，才能充分显示其作用。
可以利用测定表面张力，电导率等方 法达到测定临界胶束浓度目的。
4.胶束的作用
乳化作用
泡沫作用
分散作用
增溶作用 催化作用
4.5.3影响临界胶束浓度的因素
1.表面活性剂的碳氢链长度
离子型表面活性剂的碳氢链长8-16，CMC
值随碳链增加而降低。
内部，结果产生了表面分子受到指向液体并垂直
于表面的力。（如图所示）
表面张力示意图
（b）
结论：表面分子不稳定，它有向液体内部
迁移的趋势，即有缩小表面积的趋势。这个
力简称表面张力。ex：水珠、汞滴等。 表面张力的物理意义为：沿着与表面相切
的方向，垂直作用于液体表面上任一单位长
度的表面紧缩力。通常简称表面张力。
气-液界面
气-固界面
液-液界面
液-固界面
固-固界面
表面分子与体相内部分子所处的状态不同。
ex：在液相（水）与气相中，水分子内部受到周
围水分子的作用力是对称的，其合力为零，水分
子在液体内部移动不需要做功；而表面分子，液
相分子对它的作用力远大于稀疏气体对它的作用
力，因此所受的力是不对称的，其合力指向液体
2.碳氢链分支
疏水碳链有分支，CMC值较大。
3.极性基团的位置
极性基团靠近碳链中间的，CMC较大。
4.碳氢链中其它取代基德影响
碳链中存在极性基团，CMC较大。
5.疏水链的性质
疏水链越大，CMC越小。
6.亲水基团的种类
离子型表面活性剂，CMC较大。 非离子型表面活性剂，CMC较小。
7.温度的影响 a.离子型：克拉夫特点以上使用。 b.非离子型：浊点以下使用。 随着温度的升高，CMC值呈下降趋势，这是因为活 性剂溶于水是水合过程，该过程是放热的。
表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂 分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的水分子在体相内 部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束， 这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。
（a）是极稀溶液，界面上 没聚集很多的表面活性剂，空 气和水直接接触，水得表面张
（b）浓度相对升高，很快 地聚集到水表面上，即表面吸 附量大为增加、空气和水的接
7.长链全氟（或高氟代）烷基
8.聚硅氧烷基
4.4.4按表面活性剂的特殊性分类
氟表面活性剂 1.元素表面活性剂 硅表面活性剂
元素表面活性剂 是指碳氧链上的氢（碳）原子
被其它元素所代替，而显现出与普通表面活性剂不同 的性能。
2.高分子表面活性剂
a.天然高分子表面活性剂
阿拉伯树胶、皂、蛋白质（大豆蛋白、牛乳）
表面活性剂在食品工业中最主要的作用
是作乳化剂和增稠剂用。磷脂是最常用的乳 化剂和稳定剂。
在洗涤剂中的应用
表面活性剂具有高效的清洁及消毒功能，早已
成为保洁产品中最重要的组成部分。表面活性剂是 洗涤剂的主要成分，它与污垢和在污垢与固体表面 之间发生一系列的物理化学作用（如：润湿、渗透、 乳化、增溶、分散、起泡等）并借助于机械搅拌获 得洗涤效果。用量最多、最广泛的是阴离子和非离 子表面活性剂。
20、十二烷基硫酸钠的HLB值为40作为标准，由此则可得到
阴、阳离子型表面活性剂的HLB值为1-40，非离子表面活性 剂的HLB值为1-20.
4.6.2 HLB的计算
4.6.3 表面活性剂HLB值得应用
4.6.4 影响HLB值的因素
4.7 表面活性剂的一般性质
4.7.1 溶解性
4.7.2化学稳定性
力下降不多，接近于纯水状态。 触相对减少，水表面张力下降。
（c)表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙地密 集于液面上，形成了单分子吸附膜。空气与水处于完全隔离 状态，表面吸附达饱和。在溶液内部，增加表面活性剂，先
是三三两两以疏水基互相靠拢，形成球形胶束的最初形式。
表面活性剂浓度由小变大
4.5.2临界胶束浓度时溶液的性质
4.4.2按亲水基的结构分类
极性基团：
羧酸、磺酸、硫酸、磷酸酯盐、
氨基或胺基及其盐（伯、仲、叔、季）
鎓盐型（磷、砷、硫、碘化合物）
羟基、酰胺基、醚键等。
4.4.3按疏水基的种类分类
• 通常为烃基构成
1.直链烷基 2.支链烷基 3.烷基苯基 4.烷基萘基 5.松香衍生物 6.高分子质量聚氧丙烷基
4.6亲水—亲油平衡
4.6.1亲水—亲油平衡值（Hydrophile-Lipophile Balance)
指表面活性剂的亲水基和疏水基之间在大小和力量的 平衡关系。反映着一平衡程度的量被称为亲水—亲油平衡值 （简称HLB值）。是一个相对值。 石蜡的HLB值为0、油酸的HLB值为1、油酸钾的HLB值为
这就是表面活性剂，它广泛应用于工业、农业、 医药、建筑、化妆品等领域。美国是我国人均使用 量的1000倍。
冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂
我们的生活才能如此美好。若没有表面活性
剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。
但是，如果真的没有了表面活性剂，也不
会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为 没有表面活性剂，人也没有了。 ——英国著名界面化学家Ckint
结构是表面活性剂在界面上发生相对聚集，这种现象叫做
“吸附”。由于吸附，溶液的表面张力降低。
当吸附达到一定程度后，吸附量不再增加，趋于恒定， 此值称为饱和吸附量，用 表示。此时，再增加表面活性
剂，表面活性剂则于“胶束”的形式存在。此时，表面活性
剂在水溶液中的性质发生质变。常见的有球形、棒型、层状、 长栅状。
为水）的表面张力，改变体系界面状态，从 而产生润湿、乳化、增溶、起泡等一系列作 用（或其反作用），以达到实际应用要求的 一类物质。
4.3表面活性剂的分子结构特点
表面活性剂结构复杂，数目繁多。
其结构为：烃分子上的一个或几个氢原子被
极性基团取代的产物；极性基团可以是离子
基团，也可以是非离子基团。即表面活性剂
表面活性剂
——应化1301
表面与表面张力
表 面 活 性 剂
表面活性与表面活性剂
表面活性剂的分子结构特点
表面活性剂的分类 表面活性剂在溶液中的性质 亲水—亲油平衡 表面活性剂的一般性质
表面活性剂的应用
生活小知识
1. 2. 3. 4. 5. 6. 米浆洗碗为什么很干净？ 洗衣粉和肥皂能不能混合使用？ 泡沫越多、温度越高洗衣服越干净吗？ 洗发时洗发精用不用冲洗的很净？ 牙膏可以去除强污垢吗？ 餐具洗涤剂有毒吗？
b.部分合成高分子表面活性剂
羧甲基纤维素、羧甲基淀粉
c.合成高分子表面活性剂
聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺
3.生物表面活性剂
由酵母、细菌作用于培养液，生成有特殊结
构的表面活性剂。 a.糖脂系 鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂
b.酰基缩氨酸系
硫放线菌素、脂缩氨酸
4.冠醚型表面活性剂
冠醚能与金属多价离子络合，用作相转移催化剂、 萃取剂等。
4.1表面与表面张力
当任意两相接触时，两相之间绝非是一个没有厚度的纯 几何面，而是一个具有相当厚度的过渡区，这一过渡区通常 称之为界面。（ex：水皮儿）。
由于气相人眼往往看不到，所以常把有气相组成的界面
通常称为表面。 但由于历史的原因，这两个概念常常混用。 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液固界面，固-固界面。
由图可以看出：1、2为表面活性物质；3 为非表面活性物质。而1、2有明显的区别： 一、二者结构明显不同，且1分子能发生胶束。 二、1类物质加入少量既有明显的表面活性。 三、1类物质具有一些实际生活所要求的特性， 如润湿、乳化、增溶、起泡、去污等。1称为
表面活性剂。
定义：加入很少量即能降低溶剂（一般
4.5.1表面活性剂胶束
1.胶束的形成
两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性 部分会相互吸引，从而使得分子自发形成有序的聚 集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基 与水分子的接触，使体系能量下降，这种分子有序 聚集体称为胶束。
2.胶束的形状
a.球形胶束
b.棒状胶束
c.层状胶束
3.临界胶束浓度—CMC
4.7.3毒性和杀菌性
4.7.4 生物降解性
表面活性剂的应用
在化妆品中的应用
表面活性剂广泛用于各类化妆ຫໍສະໝຸດ Baidu中作乳
化剂、渗透剂、洗涤剂、柔软剂、润湿剂、
杀菌剂、分散剂、增溶剂、抗静电剂、染发
剂等。非离子表面活性剂由于不刺激且和其
他组分易相容，在化妆品中最常用，一般多
为一些脂肪酸酯类和聚醚。
在食品工业的应用
是由极性基和非极性基构成；极性基叫亲水
基，非极性基叫亲酯基。（如图所示）
阴离子表面活性剂
非离子表面活性剂
表面活性剂亲水示意图
4.4表面活性剂的分类
极性基团（亲水）
表面活性剂
非极性烃链（疏水）
硬脂酸
4.4.1按离子类型
阳离子型 表面活性剂 1.离子型 2.非离子型 阴离子型 两性型
RCOONa羧酸盐 R-OSO3Na硫酸酯盐 阴离子表面活性剂 R-SO3Na磺酸盐 R-OPO3Na2磷酸酯盐
表面活性剂在 溶液中，开始形成 胶束的最低浓度称
为临界胶束浓度简
称CMC。 在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都
会出现转折，如表面张力、电导率、去污能力等。
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
胶束不断增多、增大。
表面张力
f=r*L*2
r—表面张力系数，r=f/2l 单位N/m。
书中有常见纯液体不同温度下的表面张力。
4.2 表面活性与表面活性剂
某些物质能使溶剂的表面张力降低的性质 称为表面活性。具有表面活性的物质叫表面 活性物质。
1.肥皂、洗涤剂等；（含杂质出现最低点）
2.乙醇、丁醇、醋酸等低级醇酸；
3.无机物、蔗糖等。