表面活性剂--泡沫
表面活性剂第四章乳状液与泡沫
02
表面活性剂能够稳定乳状液和泡沫，防止其破裂和聚结，从而
提高其在工业中的应用效果。
提高分散性和润湿性
03
表面活性剂能够提高固体颗粒的分散性和液体表面的润湿性，
有利于制备稳定的乳状液和泡沫。
THANKS
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02 形成胶束
表面活性剂分子在溶液中聚集形成胶束，这些胶 束能够将油、水和固体颗粒包裹其中，从而稳定 乳状液。
03 防止液滴合并
表面活性剂分子在液滴表面形成保护层，防止液 滴合并，保持乳状液的稳定性。
表面活性剂在泡沫中的作用
降低界面张力
表面活性剂能够降低气-水界面张力，使气体更容易分散在水中， 形成稳定的泡沫。
稳定性定义
01
泡沫稳定性是指泡沫在一定时间内保持其结构和外观
的特性。
影响稳定性的因素
02 影响泡沫稳定性的因素包括表面活性剂的性质、液相
的粘度、气体的溶解度以及温度和压力等环境因素。
提高稳定性方法
03
通过选择适当的表面活性剂和调整溶液的物理性质，
可以提高泡沫的稳定性。
泡沫的破灭
破灭机制
泡沫的破灭可以由多种机制引起， 如重力、气体溶解度变化、液膜 破裂等。
乳状液类型
总结词
根据分散相和分散介质的类型，乳状液可分为水包油型（O/W）和油包水型（W/O） 两种类型。
详细描述
水包油型（O/W）乳状液是指水作为分散介质，油作为分散相的乳状液。这种类型的 乳状液通常外观呈透明或略带乳白色，广泛应用于化妆品、食品、医药等领域。油包水 型（W/O）乳状液则相反，油作为分散介质，水作为分散相，外观通常呈蓝黑色或暗
褐色，这种类型的乳状液在工业上有广泛应用，如涂料、油墨等领域。
第七章 表面活性剂的起泡和消泡
Gibbs定义液膜的弹性为
E
2d d 2A d ln A dA
d dA
液膜的稳定性决定于表面张力随表面积A的变化率
局部变薄的B处本体相中的表面活性剂分子也会吸附到B处的表面上，
这种吸附过程不能使局部变薄的B处恢复液膜厚度，会影响泡沫稳定
性。 醇类水溶液的泡沫稳定性不佳应该与其的表面吸附速率较快有一定的
表面活性剂化学及应用
张 煊
东华大学化学化工与生物工程学院
第七章 表面活性剂的起泡和消泡 作用
最早的表面活性剂肥皂 有“工业味精”之称。
通常意义上的泡沫往往是由大量呈多面体状的气泡密集堆
砌而成的集合体。 气泡之间所隔的液膜很薄，一般仅为数百nm左右，所以， 泡沫可以看作相互交联的立体液膜网络，属于气体分散在 液体介质中的多相粗分散系统，其中，气体为分散相（不 连续相），液膜为分散介质（连续相）。 泡沫又是一个热力学不维素及改性淀粉等。
第三节 消泡作用
一．消泡方法
消泡方法一般除了可采用机械搅拌，高速离心及超声波等击
碎泡沫，也可利用温度或压力的变化来破坏泡沫。但是，
最常用的消泡方法是采用消泡剂，消泡剂的作用是：
（1）与泡沫剂发生化学反应或使之溶解。例如用脂肪酸皂 类为泡沫剂的泡沫，加入无机酸或钙、镁盐可因产生不溶 于水的脂肪酸或难溶盐而使泡沫破裂。
4．酰胺类，即聚酰胺、二硬脂酸乙二胺等。
5．有机硅化合物类，即聚硅氧烷，其结构如下：
R R Si R R O Si R R O Si R R
n
6．其它 例如全氟化合物常用于油剂等非水系统的发泡；长 链脂肪钙（或镁、铝）皂也是有效的消泡剂；以及表面疏 水性的微粒，例如表面疏水性处理的SiO2、TiO2、膨润 土、硅藻土、滑石粉、活性白土、脂肪酰胺及重金属皂等
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的泡沫稳定性与抗泡性
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的泡沫稳定性与抗泡性随着科学技术的发展，表面活性剂在日常生活和各个行业中的应用越来越广泛。
表面活性剂是一类物质，具有较强的吸湿性和界面活性，可以降低液体的表面张力，改变液体与固体或气体之间相互作用的性质。
本文将针对表面活性剂的泡沫稳定性与抗泡性进行探讨。
一、泡沫稳定性的基本概念与表征方法泡沫稳定性是指泡沫在一定时间内能维持其完整性的能力。
表征泡沫稳定性的常用指标包括持久时间、液体排液速率和泡沫半径等。
持久时间是指泡沫的存在时间长短，液体排液速率是指泡沫内液体渗透到外部的速率，泡沫半径则表征了泡沫的大小。
二、影响泡沫稳定性的因素1. 表面活性剂的浓度：适量的表面活性剂可以增加泡沫的稳定性，过量的表面活性剂则会导致泡沫破裂。
2. 表面活性剂的类型：不同类型的表面活性剂对泡沫稳定性的影响不同。
阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂具有较好的泡沫稳定性，而阳离子表面活性剂的泡沫稳定性较差。
3. 温度：温度的升高一般会降低泡沫的稳定性。
4. pH值：酸性和碱性条件下的泡沫稳定性均较差，而中性条件下的泡沫稳定性较好。
5. 其他添加剂的存在：一些添加剂，如盐类或有机溶剂，可以显著影响泡沫的稳定性。
三、提高泡沫稳定性的方法1. 增加表面活性剂的浓度：适量的表面活性剂浓度可以提高泡沫的稳定性。
但是，过量的表面活性剂反而会导致泡沫的破裂。
2. 选择合适的表面活性剂类型：不同类型的表面活性剂对泡沫稳定性有不同的影响，选择合适的表面活性剂可以增强泡沫的稳定性。
3. 调整环境条件：适当的温度和pH值可以提高泡沫的稳定性。
此外，通过添加适量的盐类或有机溶剂，也可以改善泡沫的稳定性。
四、表面活性剂的抗泡性概念与评价方法抗泡性是指表面活性剂抑制泡沫形成的能力。
评价表面活性剂的抗泡性可以通过泡沫抑制才能、泡沫高度和泡沫半径等指标来进行。
五、影响表面活性剂抗泡性的因素1. 表面活性剂的浓度：适量的表面活性剂浓度可以有效抑制泡沫的形成，而过量的表面活性剂则会导致泡沫的产生。
表面活性剂的起泡和消泡
泡沫寿命/s 2200 400 69
0.38
1590
十二醇对十二烷基硫酸钠水溶液的表面粘度及泡沫寿命的影响
十二醇浓度/ppm
0 10 30 50 80
表面粘度/×10-4Pa·s
2 2 31 32 32
泡沫寿命/s
69 825 1260 1380 1590
（3）吸附膜的气体密闭作用 一般表面吸附的表面活性剂疏水基链愈长，亲水基分子量越小，则其吸附膜越致密，气体分子越难扩散渗
不溶于水的脂肪酸或难溶盐而使泡沫破裂。
（2）在泡沫中加表面活性大，更易被吸附，但其本身不能形成坚固吸附膜的消泡剂，消泡剂会顶替液膜内原有 的泡沫剂分子，造成泡沫破坏。 例如，n-C3F7CH2OH则能在十二烷基硫酸钠溶液膜表面迅速铺展，带走次 表面层液体使液膜变薄，直至破裂。
（3）降低液膜表面粘度，使排液加快，导致泡沫破裂。例如磷酸三丁酯分子截面积大，渗入液膜后介入原有的 泡沫剂分子之间，使其相互作用力减弱，可使液膜表面粘度大幅度下降，泡沫变得不稳定而易破坏。
表面活性剂的起泡和消泡
第七章 表面活性剂的起泡和消泡作用 最早的表面活性剂肥皂
有“工业味精”之称。
通常意义上的泡沫往往是由大量呈多面体状的气泡密集堆砌而成的集合体。 气泡之间所隔的液膜很薄，一般仅为数百nm左右，所以，泡沫可以看作相互交联的立体液膜网络，属于气
体分散在液体介质中的多相粗分散系统，其中，气体为分散相（不连续相），液膜为分散介质（连续相）。 泡沫又是一个热力学不稳定的多相分散系统。 经验表明：纯液体是不能形成泡沫的。
织物表面，可以以较低的给湿量完成印花过程，从而达到节省能源、染化料，甚至改善织物手感之目的。
5．泡沫整理 例如棉织物的抗皱整理、拒水拒油整理、抗菌整理、抗紫外线整理、抗静电整理等功能性整理都 可利用其本身的起泡性，添加少量表面活性剂以提高其泡沫稳定性，从而达到泡沫整理的目的。
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。
出泡沫原理
出泡沫原理
泡沫原理是指在液体中加入一些表面活性剂后，使其产生丰富的泡沫，并具有稳定性的现象。
泡沫有很多应用，比如消毒洗涤剂、食品加工、药品制作等。
泡沫的形成是由于表面活性剂分子在液体表面聚集形成一层薄膜，这层薄膜能够降低液体的表面张力，使得气体可以被困在其中，形成气泡。
而且，表面活性剂分子的亲水性和疏水性部分可以使得气泡在液体中具有一定的稳定性。
泡沫的形成和稳定与物理、化学两方面的原理密切相关。
在物理上，泡沫形成是因为液体表面张力的存在，它使得液体表面上的分子更趋向于从液体内部向液体表面聚集。
表面活性剂的存在可以降低液体表面张力，使得更多的分子聚集到液体表面上，从而形成了泡沫。
在化学上，表面活性剂有两部分：亲水性（亲水基团）和疏水性（疏水基团）。
亲水基团喜欢和水分子产生相互作用，而疏水基团则与水分子相互排斥。
当表面活性剂溶解在水中时，亲水基团会与水分子形成氢键，而疏水基团则会向液体内部聚集。
这种亲水性和疏水性部分的不平衡会导致表面活性剂分子在水面上形成一个薄膜，这个薄膜就是使得气泡形成和稳定的关键。
此外，泡沫的稳定性还与表面活性剂的浓度和分子结构有关。
一般来说，表面活性剂的浓度越高，泡沫的稳定性越好。
而表面活性剂分子的结构也会影响泡沫的形成和稳定性。
有些表面活性剂分子的疏水基团会形成疏水层，而其他表面活性剂分子则聚集在这个疏水层上形成一个类似“透明”的液体薄膜，这种
结构也有利于泡沫的稳定。
总的来说，泡沫的形成和稳定是由液体表面张力和表面活性剂分子的结构以及浓度共同作用的结果。
这种现象不仅有着广泛的应用，同时也是物理学和化学领域的重要研究对象。
表面活性剂的起泡和消泡
取代稳泡剂
表面活性剂可以取代泡沫 膜上的稳泡剂，降低膜的 弹性，使泡沫更容易破裂。
影响消泡性能的因素
表面活性剂的种类
不同类型的表面活性剂具有不同 的消泡性能，需要根据应用需求 选择合适的类型。
浓度与添加量
表面活性剂的浓度和添加量对消 泡效果有显著影响，浓度过高可 能导致二次起泡。
温度与pH值
温度和pH值对表面活性剂的消泡 性能也有影响，通常在适宜的温 度和pH值范围内消泡效果较好。
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表面活性剂起泡和消泡的理论研究
表面活性剂在溶液中的行为
01
研究表面活性剂在溶液中的溶解度、分子排列、聚集状态等，
以揭示其起泡和消泡的内在机制。
表面张力与表面活性剂的关系
02
研究表面张力与表面活性剂分子间的相互作用，以及其对起泡
和消泡的影响。
界面张力的研究
03
研究界面张力与表面活性剂分子间的相互作用，以及其对起泡
总结词
除了上述领域，表面活性剂的起泡和消泡特性在日化、纺织、印染、环保等众多领域中也得到了广泛应用。
详细描述
在这些领域中，表面活性剂通过调节泡沫的形成与消散，有助于提高生产效率和产品质量。例如，在日化产品中， 表面活性剂能够通过起泡作用轻松去除污渍；在环保领域中，消泡剂可用于控制污水处理过程中的泡沫产生，提 高处理效率和效果。
02
表面活性剂的起泡性能
起泡原理与机制
表面张力
降低界面弹性和黏附力
表面活性剂能够降低水的表面张力， 使得气体更容易在溶液表面形成气泡。
表面活性剂降低气-液界面的弹性和黏 附力，使得气泡不易合并和破裂。
形成单分子膜
表面活性剂分子在气-液界面形成单分 子膜，进一步稳定气泡。
泡沫的种类和形成原理
泡沫的种类和形成原理
泡沫是液体中气体的集合体，由液体分子和气体泡中的空气分子组成。
根据泡沫形成的原理和结构特征可以分为以下几种常见的泡沫类型：
1. 表面活性剂稳定的泡沫：这种泡沫是由表面活性剂分子在接触角较小的液体表面形成的。
表面活性剂分子在液体表面聚集形成一个薄膜，这个薄膜封闭了气体泡中的空气，使泡沫得以稳定存在。
例如洗碗液、洗衣粉溶液等。
2. 蛋白质稳定的泡沫：这种泡沫是由蛋白质分子在液体中形成的。
蛋白质分子具有两种区域：亲水性头部和疏水性尾部。
当蛋白质分子在液体中存在时，其疏水性尾部会聚集在一起，亲水性头部则与液体相互作用，形成一个有机膜结构。
这个有机膜可以封闭气泡中的空气，使泡沫稳定存在。
例如打发的蛋白、鸡蛋清等。
3. 水汽泡沫：这种泡沫是由水蒸气冷凝形成的。
当热水蒸气遇冷凝结时，水蒸气分子将聚集在一起形成液滴，如果液滴足够小，则形成了水汽泡沫。
这种泡沫常见于云、雾等自然现象中。
4. 机械泡沫：这种泡沫是通过机械力有意产生的。
例如用肥皂泡水、洗衣机搅拌产生的泡沫等。
这种泡沫的稳定性通常较低，很快会消失。
总的来说，不同种类的泡沫形成原理和稳定性各不相同，但都涉及到液体分子和
气体分子的相互作用。
关于低泡类型清洗用表面活性剂
关于低泡类型清洗用表面活性剂一、表面活性剂泡沫形成原因当表面活性剂和水混合时，亲水性的一端会溶于水中，疏水基的一端则会脱离水，聚集在水面。
在水面的表面活性剂，疏水基会离开水面，进入空气中，亲水基溶于水，并排在水面上。
当搅动水时，会将空气进入水中，此时疏水基会包住空气，成为汽泡。
一般而论，阴离子和阳离子表面活性剂泡沫最高，非离子表面活性剂泡沫相对低些。
在大多数的工艺里面，泡沫带来的都是负面影响，就是说我们追求的低泡和无泡的表面活性剂。
但在某些领域，却恰恰相反，如日用化学品，沐浴露洗面奶等，追求的就是泡沫多，泡沫细腻；再如造纸脱墨领域的浮选脱墨，也需要表面活性剂有良好的发泡性能。
二、具有清洗功能的低泡表面活性剂在讨论低泡表面活性剂时，必须先说明使用的条件、工艺等，表面活性剂的泡沫除了与自身结构有关，还与水的硬度、使用温度、酸碱pH值、压力等有诸多联系。
1，肥皂肥皂在硬水的使用条件下，可以称之为低泡沫的表面活性剂。
有些时候可以用肥皂来检验和区分软水和硬水，泡沫多的为软水，泡沫少的为硬水。
主要是因为在硬水里面，肥皂会结合钙镁离子形成不溶于水的钙皂或镁皂，在泡沫的表面容易形成缺口，导致泡沫破裂。
2，脂肪醇的EO/PO嵌段的聚氧乙烯醚众所周知，脂肪醇与EO（环氧乙烷）缩合加成，即AEO系列，引入亲水性的EO基团，会获得极佳的润湿、乳化、净洗以及高泡沫的性能。
而PO环氧丙烷则是憎水基团，引入环氧丙烷可以有效的降低所形成的泡沫表面的表面张力，导致泡沫破裂并消失。
但是引入PO不可避免的降低EO的含量，从而降低表面活性剂的乳化、分散等去污性能。
所以对于EOPO嵌段聚醚，其乳化、分散等净洗功能与低泡必定是相互矛盾的。
泡沫越低，其它性能就会越差。
3、脂肪酸甲酯乙氧基化物及其衍生物脂肪酸甲酯，特别是18碳的硬脂酸甲酯，本身也是一种消泡剂，所以18碳硬脂酸甲酯为原料的表面活性剂也相应的会具有低泡沫的性能，并且这种低泡的性能不像EOPO嵌段聚醚是以损失其净洗性能为代价的，因此是颇有实际应用价值的低泡沫净洗剂。
泡沫清洁剂原理
泡沫清洁剂原理
泡沫清洁剂的原理是利用表面活性剂和空气形成泡沫，通过泡沫的物理和化学作用来清洁物体。
泡沫清洁剂中的表面活性剂是关键成分，它能够降低液体表面的表面张力，使液体形成泡沫。
表面活性剂分子的结构既具有亲水性（喜欢水分子），又具有疏水性（不喜欢水分子），这使得表面活性剂能够在液体和空气之间形成稳定的界面。
当泡沫清洁剂涂抹在物体表面时，其中的表面活性剂分子会与污垢和油脂分子相互作用。
表面活性剂的亲水性部分与水分子结合，疏水性部分则与污垢和油脂结合。
这种作用力使得污垢和油脂分子离开物体表面，并被包裹在泡沫中。
同时，泡沫中的空气泡泡也能提供机械清洁效果。
泡沫的细小气泡能够进一步增加表面积，使其可以更好地覆盖物体表面，提高清洁效果。
同时，通过摩擦和冲洗，泡沫中的气泡能够带走污垢和油脂分子。
此外，泡沫清洁剂中还可能含有其他的助剂和添加剂，如漂白剂、除菌剂等，以增强清洁效果。
综上所述，泡沫清洁剂利用表面活性剂和空气形成泡沫，通过泡沫的物理和化学作用来清洁物体表面的污垢和油脂。
表面活性剂的泡沫特性知识分享
表面活性剂的泡沫特性表面活性剂的泡沫特性类别：化妆品工业作者：关键词：表面活性剂,泡沫特性【内容】(1)泡沫的作用泡沫作用与洗涤的关系不像乳化作用与洗涤的关系那么清楚。
习惯上往往把起泡作用与洗涤作用混为一谈，认为洗涤剂的好坏决定于泡沫的多少。
实际并非如此，许多经验和研究结果都表明，洗涤作用与泡沫作用没有直接关系。
例如用低泡洗衣粉进行洗涤，并不比高泡洗涤剂的洗涤效果差。
泡沫与洗涤虽然没有直接关系，但在某些场合下，泡沫还是有助于去除污垢的，例如手洗餐具时洗涤液的泡沫可以把洗下来的油污携带走；擦洗地毯时，地毯香波的泡沫有助于带走尘土等固体粒子状污垢，泡沫起到携带污垢的作用。
另外，泡沫有时可以作为洗涤液是否有效的一个标志，因为脂肪性油污对洗涤液的起泡力有抑制作用，当脂肪性油污较多而洗涤剂加入量不够时，洗涤液就不会生成泡沫，并使原有的泡沫消失，这标志洗涤液中洗涤剂量不够，应添加或另外配制洗涤液。
泡沫对盥洗制品是重要的，洗发或洗浴时产生细腻的泡沫使人感到滑溜舒适，令人愉快。
所以，有必要了解表面活性剂的起泡作用和泡沫的特性。
(2)表面活性剂溶液的泡沫特性泡沫是指气体分散在液体中的分散体系，其中气体是分散相，液体是分散介质。
泡沫有两种聚集态，一种是气体以微小的球型均匀分散在较黏稠的液体中，气泡问的相互作用力弱，这种泡沫被称为稀泡，由于外观类似乳状液，有时甚至称这种稀泡为“气体乳状液”。
另一种被称为浓泡。
浓泡的泡沫是密集的，气泡间只被极薄的一层液膜所隔开，构成多面体气泡而堆积起来的浓泡。
浓泡才是真．正的泡沫。
由于气体与液体的密度相差很大，故在液体中的气泡会很快地上升至液面。
纯液体是很难形成泡沫的，因为泡沫间只有极薄的一层液膜相隔，这层液膜是很不稳定的，易被破坏。
例如纯净的水中产生的泡沫寿命非常之短，一旦离开水面，在0．5s之内马上就破碎，因此在液面上不易观察到泡沫。
过程如图1所示。
图1气泡在纯水中上升过程示意图如果在纯水里加入少量表面活性剂，情况会发生很显著的改变。
表面活性剂与泡沫
泡沫清洁剂
总结词
高效清洁，保护表面
详细描述
表面活性剂在泡沫清洁剂中起到乳化和去污的作用。泡沫清洁剂能够通过产生细腻且稳定的泡沫，将 污渍和油脂包裹并从表面彻底清洁掉，同时保护表面不受损伤。
其他应用领域
总结词
广泛的应用领域
VS
详细描述
表面活性剂在泡沫中还有其他应用领域， 如泡沫混凝土、泡沫玻璃、泡沫包装材料 等。这些应用都利用了表面活性剂降低表 面张力、增加体积和稳定性的特性，以实 现特定的功能和效果。
剂的降低表面张力作用使得气体分子在液体表面形成薄膜，进而形成泡沫。
泡沫的稳定性与影响因素
总结词
泡沫的稳定性受多种因素影响，包括表面活性剂的性 质、液体的粘度、气体的溶解量、温度和外力等。
详细描述
泡沫的稳定性是衡量泡沫保持其结构、形态和性质的能 力。表面活性剂的性质对泡沫的稳定性起着至关重要的 作用，包括表面活性剂的种类、浓度和分子结构等。不 同种类的表面活性剂对泡沫稳定性的影响不同，一般来 说，表面活性剂分子链越长，对泡沫的稳定性越好。液 体的粘度也是影响泡沫稳定性的重要因素，粘度越大， 越有利于提高泡沫的稳定性。气体的溶解量、温度和外 力等因素也会对泡沫的稳定性产生影响。
环保领域
泡沫在废水处理、土壤修复等方面有重要作用， 但泡沫的生成和消散机制仍需进一步研究。
3
医学领域
泡沫在药物传递、基因治疗等方面具有潜力，但 如何保证泡沫的安全性和有效性仍需探索。
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改善泡沫弹性
01
通过选择合适的表面活性剂，可以改善泡沫的弹性，使其更加
柔软、细腻。
提高泡沫承载能力
02
表面活性剂能够增强泡沫的承载能力，使其能够承载更多的气
表面活性剂的起泡和消泡作用ppt课件
37
38
39
5．泡内气体的扩散 气体的扩散有两个途径，小泡内气体 向大泡扩散及表面泡内气体向大气排气。
因此有很好的稳泡性能。而非离子表面
活性剂的亲水基聚氧乙烯醚（仅有）在水中 呈曲折型结构不能形成紧密排列的吸附膜加 之水化性能差，又不能形成电离层所以稳泡 性能差，不能形成稳定的泡沫。
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第三节 起泡剂与稳泡剂 一、起泡剂
起泡性能好的物质称为起泡剂。具有低表 面张力的阴离子表面活性剂一般都具有良好
的起泡性，但生成的泡沫不一定有持久性。 起泡剂大约有以下几种：
理想的液膜应该是高粘度高弹性的凝聚 膜。
27
3，表面活性剂的自修复作用
将一小针刺入肥皂膜，肥皂膜可以不 破，表明肥皂膜有自修复作用。
Marangoni认为当泡沫受到外力冲击或 扰动时，液膜会发生局部变薄使液膜面积增 大，导致表面活性剂的浓度降低引起此处的 表面张力暂时升高，
28
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由于A处的表面活性剂浓度低，所以表 面活性剂由B处向A处扩散使A处的表面活性 剂浓度恢复，表面活性剂在迁移过程中同 时也携带邻近的液体一起移动使其A处的液 膜又恢复原来的厚度。表面活性剂的这种 阻碍液膜排液的自修复作用称为Marangoni 效应，
产生的泡沫寿命大约0.5秒之内，瞬间存在， 即消泡速度高于起泡速度，所以纯水中的
只能出现单泡，因此不可能得到稳定的泡
沫。
6
但水中表面活性剂的存在不仅使 发泡变得容易而且使发泡速度超过破 泡速度，从而得到稳定的泡沫。
表面活性剂对起泡的影响和作用
表面活性剂对起泡的影响和作用夏善慧应用化学0801 2008010744摘要：泡沫是气体分散在液体中的分散体系,其中气体是分散相,液体是分散介质。
泡沫属于热力学不稳定体系,泡沫的不稳定性在于体系具有较大的界面面积和较高的表面能,所以体系具有减少界面面积使其能量降到最低的自发趋势。
纯液体是不能形成气泡的,除非有表面活性物质存在。
能够起泡的表面活性物质主要有三类:表面活性剂、高分子聚合物和固体颗粒，本文就表面活性剂来进行研究。
关键词：泡沫，起泡性，稳定性，表面活性剂引言：由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫。
啤酒、香槟、肥皂水、皂角或水溶液等在搅拌下形成的泡沫称为液体泡沫；面包、蛋糕、山药汁等弹性大的物质，以及饼干、泡沫水泥、泡沫塑料、泡沫玻璃等为固体泡沫。
在液体泡沫中，液体和气体的界面起着重要作用。
由液体和气体形成的泡沫称为两相泡沫，当其中有固体粉末时，例如在选矿时形成的泡沫称为多相泡沫。
因此，起泡现象与化学工业的各种过程及日常生活密切相关。
根据吉布斯吸附公式，在形成泡沫过程中，溶液中的表面活性剂吸附在气-液界面上。
在液体泡沫中，液体和气体的界面起着重要作用。
在液体泡沫中各气泡相交外形成所谓拉普拉斯交界，如图一的P点处。
根据拉普拉斯公式(Ap=2r／R)，溶液中P 点的压力小于A点，故液体自发地从A向P处流动，于是液膜逐渐变薄，此过程称为泡沫排液过程，当液膜变薄到一定程度，便导致液膜破裂，泡沫破坏。
图一泡沫交界1．表面活性剂的起泡力和泡沫稳定性1.1．起泡力。
若将丁醇稀水溶液和皂角苷稀溶液分别置于试管并加以摇动，发现前者形成大量泡沫，后者形成少量泡沫，但丁醇水溶液泡沫很快消失，而皂角苷水溶液泡沫不易消失。
因此不能简单地讲哪种溶液起泡力好，因为起泡和泡沫稳定两者的标准是不同的。
由丁醇水溶液形成的稳定性小的泡沫，称为不稳定泡沫；由皂角苷水溶液形成的寿命长的泡沫，称为稳定泡沫。
起泡力的大小是以在一定条件下，摇动或搅拌时产生的泡沫多少来评定的。
泡沫灭火器的主要原料
泡沫灭火器的主要原料
泡沫灭火器是一种常见的灭火器类型，它主要通过喷射泡沫将火灭熄。
泡沫灭
火器的主要原料包括以下几类：
原料一：泡沫成分
泡沫灭火器的泡沫成分通常是由水和气体（通常是氮气）混合而成的。
水是泡
沫的载体，可以有效降低火灾过程中的温度，阻止燃烧。
气体的主要作用是形成细小的气泡，将水分散成泡沫状，增加泡沫的覆盖面积，使其更好地覆盖燃烧物表面，达到灭火的效果。
原料二：表面活性剂
泡沫灭火器中的表面活性剂是起到使泡沫形成更稳定的作用。
表面活性剂可以
使水与气体充分混合，形成细小的气泡，并且能够使泡沫持续较长时间，增加灭火效果。
原料三：防冻剂
在寒冷的环境中，水容易结冰，导致灭火器无法正常工作。
所以，泡沫灭火器
中通常添加一定比例的防冻剂，以确保在低温环境下泡沫灭火器能够正常使用。
原料四：包装容器
除了泡沫成分、表面活性剂和防冻剂外，泡沫灭火器的另一个重要原料是包装
容器。
包装容器必须具有一定的耐压性能，以保证在灭火过程中能够正常喷射泡沫，达到灭火的效果。
同时，包装容器的密封性能也很重要，以防止泡沫成分泄漏。
综上所述，泡沫灭火器的主要原料包括泡沫成分、表面活性剂、防冻剂和包装
容器。
这些原料的合理配比和使用可以确保泡沫灭火器在灭火过程中高效稳定地工作，保障人们的生命财产安全。
消防泡沫成分
消防泡沫成分
消防泡沫成分是指在灭火过程中使用的泡沫剂的主要成分。
消防泡沫剂是一种特殊的灭火剂，它能够有效地扑灭火灾，保护人们的生命和财产安全。
消防泡沫成分的种类和比例不同，可以根据不同的火灾类型和灭火需求进行选择。
消防泡沫成分主要包括表面活性剂、稳定剂、发泡剂和水等。
表面活性剂是消防泡沫剂的主要成分之一，它能够使泡沫剂在火灾现场形成稳定的泡沫，有效地隔离空气和火源，防止火势扩散。
稳定剂是另一个重要的成分，它能够增加泡沫剂的稳定性和粘附性，使泡沫剂能够更好地附着在火灾现场的物体表面，形成保护层。
发泡剂是消防泡沫剂的关键成分之一，它能够使泡沫剂迅速发泡，形成大量的泡沫，有效地扑灭火灾。
消防泡沫成分的比例和种类不同，可以根据不同的火灾类型和灭火需求进行选择。
例如，对于油类火灾，需要选择含有氟碳表面活性剂的泡沫剂，因为氟碳表面活性剂具有很强的抗油性能，能够有效地扑灭油类火灾。
对于电器火灾，需要选择不导电的泡沫剂，以避免电流通过泡沫剂导致电击事故。
对于化学品火灾，需要选择具有特殊化学成分的泡沫剂，以避免化学反应和危险品泄漏。
消防泡沫成分是消防泡沫剂的重要组成部分，不同的消防泡沫成分可以根据不同的火灾类型和灭火需求进行选择，以达到最佳的灭火效果。
在灭火过程中，消防人员需要根据火灾现场的情况和需要，
选择合适的消防泡沫剂，以保护人们的生命和财产安全。
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特点：淡黄色液体，起泡力强，常用作液体洗涤剂的
起泡剂。
3）磺酸盐 A烷基磺酸盐 通式：RSO3Na R＝C12H25－
特点：有发泡性能。 B烷基苯磺酸钠
通式
R＝C12H25－
特点：有较好的起泡能力，有一定抗硬水性能。
4）磺化琥珀酸盐 A脂肪酸单乙醇酰胺磺化琥珀酸单酯二钠盐
通式：
特点：表面活性高，起泡力强且泡沫稳定，钙皂分散力强，
5 泡内气体的扩散
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表面活性剂
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1)消泡剂使泡沫液膜局部表面张力降低而消泡
2)消泡剂破坏膜弹性使液膜失去自修作用而消泡 3)消泡剂降低液膜粘度使泡沫寿命缩短而消泡
4)固体颗粒消泡作用机理
固体颗粒表面必须是疏水性的。
图8-20 疏水二氧化硅消泡过程
8.6 消 泡 剂
①具有能与泡沫表面接触的亲和能力；
2）气泡内气体的扩散
小气泡内的压力大于大气泡内的压力.
8.2表面活性剂的起泡和稳泡作用
图7.4 泡沫生成模式图
表面活性剂的泡沫性能
“ 起 泡 力 ” 是指 泡沫形 成的难 易程度 和生成 泡沫量 的
多少。
“ 泡膜稳定性”是指生成泡沫的持久性－消泡的难易。
1）表面活性剂的起泡性
表面活性剂降低水的表面张力的能力来表征。
R＝C12H25－，n＝8～12
特点：琥珀色的粘稠液体，溶于水，表面活性好具有较好的起 泡力，去污性及耐硬水性，用于日用化工和工业领域作 净洗剂等。
8.4.2稳泡剂
1）天然产物
2）高分子化合物
3）合成表面活性剂
1）天然产物 明胶是一种从动物的皮骨中提取的蛋白质富含氨基酸。 皂素的主要成分糖苷含有多羟基、醛基等。 特点：降低表面张力的能力不强，但它们却能在泡沫的液膜
S<0，则不能在泡沫液膜上扩展。
2)浸入系数
E>0，消泡剂能够进入泡沫液膜， E<0时，则不能够进入泡沫液膜。
Ross假说：
8.5.2消泡机理
1 表面张力 2 界面膜的性质 3 表面张力的修复作用 4 表面电荷 1 降低局部表面张力
2 破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用
3 降低膜黏度 4 固体颗粒
表面活性剂
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1.天然油脂
天然油脂主要成分是高级脂肪酸及其酯，高级醇及其酯，它 们在不同的条件下都可用作消泡剂。 1)植物油类：棉子油、蓖麻油、油酸、椰子油、妥尔油及啤酒 花油等。 2)动物油：猪油和牛羊油等。
3)动植物蜡：棕榈蜡、蜂蜡和鲸蜡等。
抗硬水，可用于配制各种洗涤剂，还可用作高温钻
井液的发泡剂。
B脂肪酰胺磺化琥珀酸单酯二钠盐
R＝脂肪酰氨基，椰子油酰氨基 特点：无色至微色透明液体，发泡力强泡沫丰富且稳定 性好。广泛用于各种洗涤制品中作助洗剂。
C聚氧乙烯烷基醚磺化琥珀酸单酯铵盐 R＝C12H25－，n＝1～3 特点：无色透明粘稠液体，发泡性好，泡沫均匀且稳定性好， 有良好的生物降解性。 D聚氧乙烯脂肪醇醚单酰胺磺化琥珀酸单酯二钠盐
8.4起泡剂与稳泡剂
8.4.1起泡剂（具有低表面张力的阴离子表面活性剂） 1）羧酸盐 2）硫酸盐 3）磺酸盐 4）磺化琥珀酸盐
8.4.2稳泡剂
1）天然产物 2）高分子化合物 3）合成表面活性剂（非离子表面活性剂)
8.4.1起泡剂
1）羧酸盐 A脂肪酸钠(肥皂) 通式：RCOOM R为C12和C14起泡性最好，M为钠、钾、铵 缺点：在硬水中起泡性差。 AEC (脂肪醇聚氧乙烯羧酸钠) 通式：RO(CH2CH2O)3CHCOOM ，R为C12～14；M为钠、钾、铵 优点：发泡力强，具有优良的抗硬水性和钙皂分散能力，泡沫 丰富且稳定，发泡力不受水的硬度和介质pH值的影响。
泡沫寿命 （秒）
6 440 1650 2200 69 6100
由表7-1可知 溶液表面张力的高低与泡沫的寿命无一定关系。
表7.2十二醇对纯十二烷基硫酸钠水溶液的表面粘度和泡沫寿命的影响 十二烷基硫酸钠 浓度（g/100ml） 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.5 0.5 0.5 0.5 十 二 醇 浓 度 （g/100ml） 0 0.001 0.003 0.005 0.008 0 0.005 0.015 0.025 表面粘度 （表面泊） 2×10-3 2×10-3 31×10-3 32×10-3 32×10-3 2.5 2.5 2.45 泡沫寿命 （秒） 63 825 1200 1380 1590 295 960 1100 1200
8.3泡沫性能的测定
泡沫性能的测定，就是测定起泡性和泡沫稳定性
根据成泡的方式主要分两类：气流法和搅拌法。
7.3.1气流法
图7-10 气流法测定泡沫稳定性
8.3.2搅动法
图7-11 搅拌法测定泡沫的稳定性
图7-12 泡沫性能v-t曲线
可由v－t曲线求得，量出v—t曲线下的积分量，即为泡沫体积对时间的积 分面积，用Lf表示出泡沫的稳定。
A表面粘度
7.1一些表面活性剂（0.1％）的表面张力等性质和泡沫寿命的关系
表面活性剂
Tritox-100 烷基苯磺酸钠 E607ZL 月桂酸钾 十二烷基硫酸钠 十二烷基硫酸钠
表面张力 (达因／厘米)
30.5 32.5 25.6 35.0 38.5 23.5
表面粘度 （表面泊）
3×10-3 4×10-3 39×10-3 2×10-3 55×10-3
1.气液接触
2.发泡速度高于破泡速度
3.制造泡沫的方法 1)聚集法 发泡液中有高压气体、低沸点液体或反应后能生成气体的物 质，通过减压或化学反应，使气体分子集合形成泡沫。如啤酒、 汽水、水沸腾和泡沫灭火器等。
2）分散法
通过搅拌、振荡、喷射空气等方法使气、液混合。
8.1.3泡沫的破坏机制
1.泡沫液膜的排液变薄
过程。
泡沫的稳定性主要取决于排液快慢和液膜的强度。
泡沫的稳定性与那些条件相关呢？
1 表面张力 2 表面张力的修复作用
3 界面膜的性质
4 表面电荷 5 泡内气体的扩散
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表面活性剂
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1）表面张力
液体的表面张力低，有利于泡沫的形成，生成相同 的泡沫，外界对体系作功较少，体系能量的增加 亦较少。 液体表面张力不是泡沫稳定性的决定因素。
稳泡剂：在表面活性剂配方中加入增加泡沫稳定性的物质。
8.1泡沫性质
8.1.1泡沫的分类
图8.1 气泡、气泡分散体、泡沫
1）寿命 “短暂泡沫”和“持久性泡沫”。 2）产生泡沫的力和破泡力之间的平衡 “不稳定性泡沫”和“稳定性泡沫”。 3）聚集状态
液多气少的“气泡分散体”和气多液少的“泡沫”。
8.1.2泡沫产生的条件
2.气泡内气体的扩散
1.泡会产生向下的排液
现象，使液膜变薄。
B表面张力排液
图7—3 Plateau边界
由于阻力的存在，膜达到一定的厚度可能达到暂时 平衡。从曲面压力看，膜之间夹角为120度时，泡沫 最稳定。
膜之间夹角为120度时，泡沫最稳定， 所以在多边形泡沫结构中，大多数是六边形。
，因此起到稳定泡沫的作用。
4）气体的透过性
液面上气泡半径随时间变化的速度，来衡量气体的透过
性。
气体透过性与表面吸附膜的紧密程度有关，表面吸附分
子排列愈紧密，表面粘度愈高，气体透过性愈差，泡沫的
稳定性愈好。
5）表面电荷
图7—8 液膜中离子型表面活性剂双电层
图7—9 离子型表面活性剂的双电层
6表面活性剂的分子结构
第一种过程自低表面张力区迁移至高表面张力区。 第二种过程是溶液中的表面活性剂分子吸附至表面，恢复 表面分子的密度，使受到冲击液膜的表面张力恢复到原 来的值。 例1：醇类水溶液 例2：表面活性剂溶液浓度超过cmc较多时。
3）界面膜的性质
表面吸附膜的坚固性通常以表面粘度来量度。 表面粘度是指液体表面单分子层内的粘度。
2）表面活性剂的稳泡性
泡沫“寿命”
3.4.2 表面活性剂的起泡和稳定作用
1 表面活性剂的起泡性
表面活性剂在外界作用下产生气泡的难易程度
加压通气、搅拌
W外=ΔE=γA
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2 表面活性剂的稳泡性 稳泡剂 天然化合物 高分子化合物 合成表面活性剂
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肥皂，热水 在肥皂水里加入一小匙的砂糖或 少许的茶叶，放在阴暗处过夜后， 就会发现这种肥皂水吹出来的泡
泡颜色不但鲜艳，而且比较不容
易破裂。
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8.3泡沫稳定的因素
泡沫是一种热力学不稳定体系，破泡后体系总表面减少，能量降 低，这是一个自发过程。 泡沫破坏的过程，主要是隔开气体的液膜由厚变薄，直至破裂的
A 脂肪酸乙醇酰胺
代表产品为月桂酸单乙醇酰胺
特点：此产品表面活性高，泡沫稳定性好，有良好的钙皂分散力，抗硬水性能好。
B 脂肪酸二乙醇胺
代表产品，月桂酸二乙醇酰胺
特点：能增加溶液的粘度，稳泡力强，具有钙皂分散力。
8.5消泡.
物理法 化学法。
8.5.1扩展系数与浸入系数
1)扩展系数
S>0，消泡剂能在泡沫液膜上扩展；
B界面膜的弹性
表面粘度无疑是生成稳定泡沫的重要条件，但也不是唯一的。并非
越高越好还须考虑膜的弹性。 例:十六醇能形成表面粘度和强度很高的液膜但却不能起稳泡作用， 因为它形成的液膜刚性太强，容易在外界扰动下脆裂，因此十六 醇没有稳泡作用。理想的液膜应该是高粘度高弹性的凝聚膜。 液膜内液体的粘度也对泡沫的稳定有一定的影响。若液膜液体粘度 高，在液膜的重力排液变薄过程中液体粘度高可使排液速度减缓
表面形成高粘度高弹性的表面膜，因此有很好的稳泡