讲课内容四、添加剂对表面活性剂溶液性质的影响

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药剂学第四章表面活性剂

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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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。
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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

添加剂对表面活性剂在粘土矿物上吸附的影响

添加剂对表面活性剂在粘土矿物上吸附的影响

Ma . 0 6 r2 o
添加剂对表 面活性剂在粘土矿物上吸 附的影响
孟 霞。王右 宝 梁兆 臣 段洪 东 ’ 。 。 。
(. 1山东轻工业学院 轻化与环境工程学院 , 山东 济南 2 山东警察学院 , . 山东 济南
200 ; 5 10 220 ) 500
20 1;. 504 3聊城建设学校 , 山东 聊城
中图分 类号 : 0 .+ T 2 I5 文献 标识 码 : 文 章编 号 : 0—2 ( o) 一01 0 q8 A 1 4 4 o2 6o 0 —6 0 8 类 、 无机盐 、 表面活性剂和聚丙烯酰胺 , 以改变被 可 吸附体系的溶液组成, 与油酸钠在粘土矿物表面发生竞争吸附 , 使油酸钠 的吸附量降低。在本 文中, 研究 了多种添加剂对油酸钠在粘土矿物上吸附的影响。
仿 2 L 0m 。接着用标准浓度的阳离子表面活性剂溶液滴定 , 此时蓝色从上层徐徐移 向下层 , 当
上层变为无色时 , 即为滴定终点。记下所消耗阳离子表面活性剂 m 数 a L 。最适宜的滴定量是
5 2 L — 5m 。同时进行空白试验 , 记录滴定所需阳离子表面活性剂的量为 bm 。 L 1232 计算 ... 油酸钠或其它阴离子型表面活性剂 的含量 由下式求得 :
分离。用移液管移取一定体积的上层清液 , 用两相滴定法标定溶液中油酸钠的平衡浓度 。 每组实验 中, 将油酸钠起始浓度最大的吸附溶液全部 固液分离 , 出吸附平衡后溶液总体 得
积。
2 结果 与讨论
21 醇对油酸钠在粘土矿物上 吸附的影 响 . 若将油酸钠应用于微乳液驱油体 系, 还要考虑醇的作用 , 在吸附体系中加 入醇, 对油酸钠 在固一液界面 的吸附也会产生影响。 图 l 2c、 为 5I 固一液比 19的含醇油酸钠溶液在高岭土的吸附等温线 。各吸附溶液 中醇 = : 的体积百分含量均为 3 %。

加入表面活性剂后

加入表面活性剂后

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表面活性剂
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3.1.3.2 被增溶物的化学结构 链长、不饱和度、支链、环化程度…… 有个问题??
3.1.3.3 温度的影响
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表面活性剂
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3.1.3.4 添加无机电解质的影响 3.1.3.5 有机添加剂的影响
添加极性物质 添加非极性物质
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表面活性剂
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3.1.4 增溶作用的应用
l-g
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3.3.2 表面活性剂的润湿作用
这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫润湿作用 1 在固体表面发生定向吸附
2 提高液体的湿润能力
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表面活性剂
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3.3.3 润湿剂
这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂
叫做湿润剂 1 分子结构
位于分子中间时湿润性能比较强
亲水基位置
位于分子末端时去污能力比较强
亲油 | 亲水
HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15
18 20
| |消泡| — |
石蜡
W/O乳化剂
| 润湿剂 |—增溶剂——| |
|去污|
聚乙二醇
|—— 渗透作用 ———|
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| ——— O/W 乳化剂 ————|
表面活性剂
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1 乳化剂与分散相的亲和性。 2 乳化剂的配伍作用 3 乳化剂体系的特殊要求
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分子结构与表面活性剂类似 的极性有机化合物 栅栏之间 甚至拉入内部。
表面活性剂
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3 在胶束表面的吸附增溶
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既不溶于水也不溶于油的 小分子极性有机化合物 在胶束表面增容

第四章 表面活性剂

第四章  表面活性剂

剂HLB值的计算
39
• HLB值与应用的关系
亲 油 性 表 面 活 性 剂 HLB 低 , 亲水性表面活性剂的HLB高; 亲油性或亲水性很大的表面活 性剂易溶于油或水。
• 3-6:W/O型乳化剂; • 8-18:O/W型乳化剂; • 13-18:增溶剂; • 7-9:润湿剂。
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二、亲水亲油平衡值(HLB)
高亲油性越好,亲水性越差)
34
2.温度对溶解特性的影响
• 昙点:聚氧乙烯型非离子表面活性剂,升 温可导致聚氧乙烯链与水间氢键断裂,升 到一定温度时,聚氧乙烯链发生强烈脱水 和收缩,使增溶空间减小,增溶能力下降, 溶解度急剧下降并析出,溶液出现混浊的 现象。此温度为昙点或浊点
聚氧乙烯链相同时,碳氢链越长,浊点越
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:具有一定刺激性,一般供外用。
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硫酸酯盐:
①通式:R·O·SO3¯M+ ②分类:硫酸化油(硫酸化蓖麻油);高级脂
肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠SDS) 。
③性质:与水混溶,为无刺激去污剂和润湿 剂;乳化性很强,稳定、耐酸和钙镁盐, 易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。
•性质:毒性低、溶血作用小,化学上不解 离,不易受电解质和pH值的影响;能与大 多数药物配伍,应用广泛(外用、内服、 注射)。
•分类:聚乙二醇型、多元醇型
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2.非离子表面活性剂 • 聚乙二醇型(聚氧乙烯型) 聚氧乙烯脂肪醇醚与聚氧乙烯烷基酚醚 ① 通 式 : RO(CH2OCH2)nH 与 R-
在等电点以下—呈阳离子型表面活性剂性质 (杀菌)
18
• 两性离子表面活性剂 c.常用品种:卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱 型两性离子型表面活性剂。 d.最大优点:适用于任何pH溶液,甜菜碱 型等电点时也不沉淀。

表面活性剂及其作用原理

表面活性剂及其作用原理
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
不稳定 用量少
稳定 用量多,常需使 用助表面活性剂
稳定 浓度超过临界 胶束浓度即可
表面活性剂的主要性能-分散作用

分散作用:把一种物质分散于另一种物质中
以形成分散体系的作用。

分散体系的分类:
粗分散体系:质点大小大于0.5µm 胶体分散体系:质点大小为0.5µm~1nm 分子分散溶液:质点大小小于1nm
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
40
60
温度
80
离子型表面活性剂溶解度与温度的关系
非离子表面活性剂的浊点
浊点(Cloud point)
非离子表面活性剂的水溶液随温度的升高会突然出现
混浊,这时的温度称为浊点。
影响浊点的因素

表面活性剂分子结构 浓度 电解质

表面活性剂及其作用原理 朱海洋
有机添加剂
表面活性剂的主要性能-微乳液

微乳液定义:
由不相混溶的油、水和表面活性剂自发形成的外观均匀、 透明、稳定的液体。

微乳液与乳状液、胶团溶液性质对比
性质
外观 分散度
乳状液
乳白,不透明 大于0.1µm, 不均匀
微乳液
透明或稍带乳光 小于0.1µm,比 较均匀
胶团溶液
透明 小于0.1µm
稳定性 表面活性剂用量
a
散时,优先吸附在表面或界面上,
使表面或界面张力显著降低;当 它达到一定浓度时,在溶液中缔 合成胶团。如图中的中的c线。
表 面 张 力
b
c 溶质浓度
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
表面活性剂分子结构特点
疏水基
亲水基
表面活性剂分子由两部分组成,一部分溶于水,具有亲水 性,称作亲水基;另一部分不溶于水而溶于油,具有亲油 性,称作亲油基,也称疏水基;

表面活性剂溶液特性

表面活性剂溶液特性

第五章表面活性剂的功能与应用—增溶作用胶团催化微乳化4—1增溶作用(一)增溶作用的定义和特点所谓增溶作用是指由于表面活性剂胶束的存在,使得在溶液中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。

例子:25℃苯在水中的溶解度为0.07g/100g水;100℃的油酸钠水溶液,苯溶解度为7 g/100g水。

增溶作用的基础是胶束的形成,表面活性剂浓度越大,形成的胶束越多,难溶物或不溶物溶解得越多,增溶量越大。

缺图表面活性剂浓度达到cmc以后,溶质的溶解度显著提高,并随表面活性剂浓度的增大而增大。

特点:1.增溶作用可使被增溶物的化学势降低,使体系更加稳定,是自发进行的过程2.与普通的溶解过程不同的是,增溶后溶液的沸点、凝固点和渗透压等没有明显的改变3.溶质并非以分子或离子的形式存在,而是以分子团簇分散在表面活性剂的溶液中。

4.由于表面活性剂用量很少,没有改变溶剂的性质,增溶作用与使用混合溶剂提高溶解度不同。

5.与乳化作用不同,增溶后没有新增的两相界面的存在,是热力学稳定体系。

(二)增溶作用的方式①非极性分子在胶束内核的增溶如饱和脂肪烃、环烷烃,苯等不易极化的非极性有机化合物。

紫外光谱或核磁共振谱分析表明:被增溶的物质完全处于一个非极性环境中。

χ射线衍射分析发现:增溶后胶束体积变大。

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化合物,如长链的醇、胺、脂肪酸和极性染料等两亲分子,则是增溶于胶束的“栅栏”之间。

被增溶物的非极性碳氢插入胶束内部,极性头插入表面活性剂极性基之间。

③在胶束表面吸附增溶对于既不溶于水,也不溶于油的小分子极性化合物在胶束表面的增溶。

这些化合物被吸附胶束表面区域,光谱研究表明:它们处于完全或接近完全极性的环境中。

一些高分子物质、甘油、蔗糖以及染料也采用此种增溶方式。

④聚氧乙烯醚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,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。

添加剂对驱油用表面活性剂界面性能的影响

添加剂对驱油用表面活性剂界面性能的影响
研究开发
中 国 化 工 贸 易 C h i n a C h e mi c a l T r a d e
2 0 午 6/ a
6月
添 加剂 对 驱油 用 表面 活性 剂 界面 性 能 的影 响
张向宇
( 中国石油 辽河油 田分公 司勘探 开发研 究院 ,辽 宁盘锦 1 2 4 01 0 )
类化 合物 。
3 . 极性 小分 子的加入对 界面张 力的影 响 我们考 察 了表面 活性 剂 6 5 0 1 与短 链醇 复合 使 用对 正烷烃 的 影响 如表 4 所 示 ,正丁 醇 的加入 对 降低短 链 的正庚 烷 的油水 界面 张 力较 显 ,对正十 二烷和 正十六 烷效果 较差 。正 己醇 的情况 与正丁 醇较 相似 正 癸醇 的加 入则情 况 明显不 同 ,正 十二 烷和 正十六 烷 的界 面张 力降 低 效 果明 显要好 于正 庚烷 。这 些说 明极 性分 子 的亲水 亲油 性 、表 面活 性
分 别利 用红 外 、紫 外光 谱 、G C — MS和 核磁 共 振仪 分 析方 法 ,测 定 分析原 油组分 、特征 基团 、 碳 链分布 及结构特 征 。 二 、原 油 分 析 目前 化学 驱用 表面 活性 剂 与不 同区块 原油 间 的界面 张 力性能 差 异 很 大 。这 和 原油 的酸 值 、原 油结 构 、原 油 中的极 性 物质 的多少 有 关 , 因此 需要 对原油进 行分析 。下面 是对辽 河油 田某区块 原油分析 的结果 。 1 . 原 油烃分 子链 的分布测定 分析 结果 表 明 ,原 油 中主要 成分 为饱 和链 状碳 氢化 合 物 ,碳 原 子 数在 1 2 — 3 o 之 间 ,其 中 l 9 — 2 0 碳 数 的烃含 量 最 高 ,碳 原子 数 超过 3 o 以上的化 合物 量较 少 。 由于同 系物之 间还 有 一些色 谱 峰 ,说明 存在较 多 的同分 异构体 ,或者说 有较多 的支链 结构 。 2 . 原 油中的 酸性成 分分析 在 实验 过程 中 ,我 们观 察 到原 油样 品在 氢氧 化 钠水 溶 液 中搅 拌 , 会 产生很 明显 的乳 化作 用 。与此 形成 鲜 明对照 地是 ,在 碳 酸氢钠 水溶 液 中搅拌 ,原 油样 品基 本 上未 产生 明显 的乳化 作 用 。根 据 上述 实验结 果 ,我 们认 为原 油 中的羧 酸含 量度 比较 低 ,其酸性 物 质主 要为 烷基 酚

表面活性剂的功能与作用

表面活性剂的功能与作用

第 11 页
第 12 页
增溶作用
5. 影Leabharlann 增溶作用的一些因素 (1.)表面活性剂结构和性质的影响 对于饱和烃和极性小的有机物在同系列表面活性剂水溶液 中的增溶能力随表面活性剂碳链增长而增加。 这是由于此类增溶物通常主要增溶于胶团内核,表面活性 剂碳链增长,其cmc值减小,胶团聚集数大,胶团大小增 大,因而使此类增溶物增溶量增大。
第 28 页
增溶作用
9. 加溶作用对表面活性剂体系性质的影响 添加剂加溶到胶团中会使聚集体的许多性质发生变化,如 降低临界胶团浓度、降低非离子表面活性剂的浊点,改变 聚集体的尺寸和形状、引起胶团的球—棒转化、改变体系 的流动性、改变体系的加溶能力等。 在离子型表面活性剂溶液中加溶了难溶的极性有机物使临 界胶团浓度降低。 非离子型表面活件剂体系的浊点在应用上有重要意义。难 溶有机物的加溶会改变体系的浊点-升高或降低。
第 5页
增溶作用
2. 特点 ②与有机物溶于混合溶剂有本质区别
第 6页
增溶作用
2. 特点 ③加溶作用也不同于乳化作用。 乳化作用是不溶液体分散于水中或另一液体中,形 成热力学上不稳定的多相体系,而加溶作用可使被 增溶物的化学势降低,使体系更加稳定,是自发进 行的过程,所形成的是热力学上稳定的均相体系。
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增溶作用
2. 特点
第 4页
增溶作用
2. 特点 ②与有机物溶于混合溶剂有本质区别 增溶作用是被增溶物进入胶团,而不是提高了增溶 物在溶剂中的溶解度。 以苯为例,它在水中的溶度可因加入乙醇而大大 增加。不过, 为此加入的乙醇量比较大。这是由 于乙醇改变了溶剂水的性质的结果,叫做水溶助长 作用或助溶作用。与之不同,在加溶作用中表面活 性剂的用量相当少,溶剂的性质应无明显的变化。
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1
C (1ko )
T
xi C (1ko )
i
式中:CT和Ci分别为混合物及组分i的cmc; xi为组分i的mol分数;k0为与胶团反离子结合有关的常数
对于离子型表面活性剂二组分的混合水溶液,则上式或写为 对于非离子表面活性剂二组分混合水溶液,则上式或写为
1.无机盐电解质对离子性表面活性的影响
表面活性剂复配
通过复配表面活性剂希望达到如下目的: ①提高表面活性剂的性能
②降低表面活性剂的应用成本
通过复配可以降低表面活性剂用量; 利用价格低廉的表面活性剂(或添加剂)与成本较高的表面活性剂复配可 降低成本。
③减少表面活性剂对生态环境的破坏
用量降低等于减少了废物的排放,降低对环境的污染; 对一些生物降解性能较差的表面活性剂,可以复配较好生物降解性的表面活性剂。 如:C-F表面活性剂难于降解,许多应用领域均不能缺少,不可取代(由于其表面活 性剂极高);阳离子表面活性剂有杀菌作用,很多单一的阳离子表面活性剂难于降解, 复配后,易于降解。
2.无机盐电解质对非离子性表面活性的影响
对于非离子表面活性剂,无机盐对其性质的影响较小。当盐浓度较小 时(例如小于0.1mol/L时),非离子表面活性剂的表面活性几乎没有显著变 化,只是在盐浓度较大时,表面活性才显示出来,但也较离子表面活性剂 变化小得多。
无机盐对非离子表面活性影响是正负离子的总和,正负离子降低cmc 效率秩序为:
②同系物cmc的计算 计 计算算混混合合物c物mcc的m目c的的目可知的道可,知哪道几种哪表几面种活表性剂面的活复性配剂效果的最复好配效果最好
混合物的表面活性介于两纯化合物之间。自表面张力~浓度对数曲线 的转折点,可求出混合体系的临界胶团浓度(cmc)。混合表面活性剂的cmc 与单一表面活性剂的cmc之间的关系可用下式表示。
存在于表面活性剂溶液中的无机电解质(一般为无机盐),往往使溶液的 表面活性提高。对于离子表面活性剂,在其溶液中加入与表面活性剂有相同 离子的无机盐时(如在RSO4-Na+溶液中加入Na+Cl-),表面活性得到提高, cmc降低。cmc与所加盐浓度的关系可由下式表示
ln cmc A ko ln Ci
脂少量肪有醇机的物存的在存对在表,面能活导性致剂表面表活面性张剂力在、水临溶界液胶中团cm浓c很度大及的其变它化性, 质同(时如也起常泡常性增、加泡表沫面活稳性定剂性的、表乳面化活性性能,及出加现了溶溶作液用表等面)皆张力有有显最著低的值影现 响象,。作在实用际的应大用小的一表般面是活随性脂剂肪配醇方中碳,氢为链了的调加节长配而方增的大应。用性对质于,表也面常活常 性加剂入c极m性c的有影机响物,作不为添论加是剂正。离子活性剂还是负离子表面活性剂,脂肪 醇皆相似,其cmc总是随醇浓度的增加而下降。醇的碳氢链越长,影 响越大,但长碳氢醇的浓度则要受其在水溶液中低溶解度限制。
对于一种表面活性离子,反离子不同时(即使价数相同),会有不同的 cmc;因而,不同反离子的浓度与cmc之间的关系也不相同。例如,对于 C12H25SO4Na,关系式为
ln cmc 3.6 0.66 lg[Na ]
对于C12H25SO4N(CH3)4,则为
ln cmc 3.65 0.57 lg[ N (CH 3 )]
式中,A对于一定的表面活性剂为常数; Ci 为表面活性剂反离子的
浓度。
公式物理意义:反离子浓度的 增加,影响表面活性剂离子胶团的 扩散双电层,从而使胶团较易形成, cmc降低。公式中k0胶团反离子结 合度常数是直线斜率。
加到表面活性剂溶液中的盐,在降低溶液cmc的同时,也使其表面张力 大大下降。加入无机盐可以使溶液的最低表面张力(≥cmc时之表面张力)降 得最低值。
NH4+>K+>Na+>Li+>1/2Ca2+
1/2SO42+>F->Cl->Br->NO3-
无机盐对表面活性影响机理分析
无对机于电非解离质子对表两面类活表性面剂活,性则剂主作要用在,于本疏质水上基是团不的同“的盐。析对”于或离“子盐表溶面” 活作性 用剂 时, ,起主“要盐是析离”子的之作间用的时电,性表相面互活作性用剂,的压缩cm表c降面低活;性起剂“离盐子溶头”的作离用子时 氛则厚 反度 之, 。减 非少离它子们表之面间活的性排 剂斥 的作 一用 个, 特从 性而 ,容 即易 在吸 温附 度于 升表高面至并一形定成值胶时团出。现浑 浊一所谓“浊点”。电解质加到溶液中以后,可以降低非离子表面活性剂 的浊点。这就是电解质的盐析作用。它与降低cmc、增加胶团聚集数相应, 使得表面活性剂易缔合成更大的胶团,到一定程序即分离出亲油相,溶液 出现浑浊。
另外一类强极性的、水溶液性的添加物,如果糖、木糖以及山 梨糖醇、环乙六醇,使表面活性剂的cmc降低。山梨糖醇与环乙六醇 的主要作用是使表面活性剂分子的疏水基在水中的稳定性降低,于 是易于形成胶团。
影响机理分析分析
应一该般注认意为的碳是原,子并数非少所脂有肪的醇极也性有有破机物水都结使构表的面作活用性。剂醇溶浓液度的较 表小面时张,力醇降分低子,本c身mc的减氢少键,周最围常即见有的“这冰类山添”加结剂构尿,素所、以N-醇甲分基子乙参酰与胺、 乙表二面醇活、性1剂,胶4-束二形氧成六的环过等程。是容易发生的,此过程是自由能降低的 过程,溶液中有醇存在就使胶团容易形成,cmc降低。在浓度高时, cmc随浓度变大而增加,此时脂肪醇也起着与尿素类相似的破坏水结 构的作用。
1.表面活性剂同系物混合物
①表面活性
一般商品表面活性剂都是同系物的混合物。如疏水基中碳数不同或者聚氧乙烯型 非离子表面活性剂中(EO)数目不同的混合物。
表面活性剂的一般规律
同系物混合物的物理化学性质,常介于各个化合物之间(虽然 与成分比例并非直线关系),表面活性也是如此。表面活性一般直 接表现于水溶液表面张力的降低上。表面活性剂同系物的表面活性 与基碳氢链长密切相关,碳原子数越大,则越易于在溶液表(界)面 吸附,亦即表面活性越高。在胶团形成性质上亦有相似情况:同系 物中碳原子数越大者,越易于在溶液中形成胶团,其胶团浓度越低。
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