最新乳状液、泡沫和湿润
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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
感谢观看
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。
乳状液
1. 乳状液的定义及类型
由两种(或两种以上) ●定义 由两种(或两种以上)不互溶或部分互溶的液体形成的 分散系统,称乳状液。示例:牛奶、含水石油、乳化农药、 分散系统,称乳状液。示例:牛奶、含水石油、乳化农药、化妆 食品(如蛋黄酱)、 )、乳化炸药等皆属此类 品、食品(如蛋黄酱)、乳化炸药等皆属此类 乳状液中一相为水, 表示。 ●类型 乳状液中一相为水,用“W”表示。另一相为有机物, 表示 另一相为有机物, 如苯、苯胺、煤油,皆称为“ 表示。 如苯、苯胺、煤油,皆称为“油”,用“O”表示。油作为不连续 表示 相分散在水中, 水包油型, 表示; 相分散在水中,称水包油型,用O/W表示;水作为不连续相分 / 表示 散在油中, 油包水型, 表示。 散在油中,称油包水型,用W/O表示。多重型,例,W/O/W / 表示 多重型,
(3)破乳技术 )
——引入 工业生产中常遇到破乳问题, 如采出的原油是 / O 引入 工业生产中常遇到破乳问题,如采出的原油是W/ 型乳状液,必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。 型乳状液,必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。常用的破乳方法有
2012-4-23 10
在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用, ●添加无机盐 在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用, 对不同的乳化剂, 对不同的乳化剂,作用机理有所不同 ●温度变化 ——升温 可增加乳化剂的溶解度,降低在界面的吸附量,削 升温 可增加乳化剂的溶解度,降低在界面的吸附量, 弱保护膜;升温还可降低外相粘度,增加液滴碰撞机会, 弱保护膜;升温还可降低外相粘度,增加液滴碰撞机会,利于破乳 ——冷冻 也能破乳。非离子型乳化剂的乳状液在相转变温度 冷冻 也能破乳。 时处于不稳定状态, 时处于不稳定状态,不充分搅拌就会破乳 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸, ●添加酸 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸,皂变为脂 肪酸析出, 肪酸析出,失去乳化作用而破乳 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液, ●过滤 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液,液滴润湿过 滤材料聚集成薄膜,导致乳状液破坏。 滤材料聚集成薄膜,导致乳状液破坏。例,W/O型乳状液通过填 / 型乳状液通过填 充碳酸钙的过滤层, / 型乳状液通过塑料网 型乳状液通过塑料网, 充碳酸钙的过滤层,O/W型乳状液通过塑料网,都可能会引起破 乳
第六章乳状液
二、乳状液的类型 油包水型乳状液(W/O):内相是水,外相 为油的乳状液称之为油包水型乳状液。 水包油型乳状液(O/W):内相呈油,外相 是水的乳状液称之为水包油型乳状液。 乳状液一般外观呈乳白色,似牛奶状,因此 得名为乳状液。
三、乳状液的制备及形成机理 1 、乳状液的制备 (1)分散介质投入到分散相中 (2)分散相投入到大量分散介质中 (3)机械乳化法 用人工或机械搅拌或用胶体磨使分散质 分散到分散介质中形成乳状液。这种方法 最常见。例如:钻井液体系配制,乳液消 泡剂配制等。
3 、电导法 用电导率仪测定乳状液的电导率,电导率高 者为O/W型,电导率低者为W/O型。 4 、荧光法 发光者为W/O型,否则为O/W型。 5、 滤纸湿润法 此方法对用重油制成的乳状液的鉴别十分有 效。将一滴乳状液放在滤纸上,若液滴快 速向外铺开,在中心留下一小滴油,则为 O/W型,若铺展展不开则为W/O型。
2、 HLB值法和其它方法相结合 (1)考虑乳化剂的离子类型 如被乳化物与乳化剂带同种电荷,乳化剂就 不易吸附 在被乳化物上。 (2)用疏水基和被乳化物结构相似的乳化剂 例如:乳化石蜡时,选择乳化剂时,亲油 基一端碳链较长,且为直链,乳化效果会 更好些。即直链烷基磺酸盐或直链烷基硫 酸盐较支链的好
(4)乳状液分散介质的黏度 )
根据Stocks公式,液滴的运动速度v 根据Stocks公式,液滴的运动速度v可表示为 Stocks公式
2r ( ρ1 − ρ 2 ) v= 9η
2
可见分散介质黏度越大,液滴布朗运动的速度越慢, 可见分散介质黏度越大,液滴布朗运动的速度越慢,减 少了液滴之间相互碰撞的概率,有利于乳状液的稳定。 少了液滴之间相互碰撞的概率,有利于乳状液的稳定。
选择两种乳化剂:主乳化剂为失水山梨醇棕 榈酸脂聚氧乙烯醚tw-80,HLB=15.6; 辅乳化剂失水山梨醇硬脂酸酯sp-65, HLB=2.1。 设辅乳化剂用量为1份,主乳化剂用量为x份 混合乳化剂值=
第八章_乳状液与泡沫
c. 油/水
固/油 固/水 固体完全处于油水界面
或三个界面中没有一个大于另两者之和
§8-4 影响乳状液类型的因素
一、相体积与乳状液液类型
由立体几何计算,最紧密堆积的液珠体积只能是总体 积的74.02%,若分散相体积大于74.02%时,乳状液会破坏 变型。 水<26%时,只能形成W/O 乳状液 水>74%时,只能形成O/W 乳状液 水26~74%时,则可能形成O/W或W/O乳状液 在多数情况下,液球大小不一,甚至内相是多面体结 构,则相体积和类型的关系不符合上述规律。
第八章 乳状液与泡沫
1
§8-1 乳状液
一、定义
乳状液:是至少有一种液体以液滴的形式分散在另一种液体之中
形成的体系。 分散的液球一般大于0.1μm,其稳定性因为表活剂或固体粉末的
存在而大大增强。通常将乳状液中以液珠形式存在一相称为内相(分
散相或不连续相),另一相称外相(分散介质或连续相)。 乳状液总有一相是水(或水溶液),以W表示。另一相是与水不 相溶的有机液体,简称为“油”相,以O表示。外相为水,内相为油 的乳状液称为水包油乳状液,用“O/W”表示,内相为水、外相为油 的乳状液称为油包水乳状液,用“W/O”表示。
§8-8 乳状液的不稳定性—分层-变型-破乳
一、变型的影响
1、乳化剂类型的变更 按楔子理论,乳化剂的构型是决定乳状液类型的重要因 素,如果某一乳化剂从一种构型转变为另一种构型,就会导 致乳状液的变型。例如,用钠皂稳定的乳状液是O/W型的, 加入足够量的二价正离子(如Ca2+、Mg2+等)或三价正离子 (或Al3+)能使乳状液变成W/O型。这是因为有下列化学反 应发生: 2Na·皂+Mg2+ → Mg·皂+2Na+ 2、相体积的影响 从相体积与乳状液的类型关系已知,乳状液的内相体积 占总体积的74%以下的体系是稳定的,如果再不断加入内相 液体,其体积超过74%,内相有可能将转变为外相,乳状液 就发生变型。
微乳液
中相微乳状液的特点: 中相微乳状液的特点: •同时增溶油和水,可达60%~70% •存在两个界面且界面张力均很低,约<10-2 mN/m •大部分表面活性剂存在于中相微乳状液相中 在石油工业中,中相微乳状液的驱油效率最高,可达90%。 通过测定相图和界面张力,来研究影响因素。
水-表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图 表面活性剂各向同性单相区 各向异性 单相区
搅拌就形成O/W型乳液。农药常用此法。 型乳液。农药常用此法。 搅拌就形成 型乳液
• 界面复合物生成法:将两种乳化剂分别溶入油、水相, 界面复合物生成法:将两种乳化剂分别溶入油、水相,
再混合搅拌,使两种乳化剂在界面上形成稳定复合物。 再混合搅拌,使两种乳化剂在界面上形成稳定复合物。
• 轮流加液法:将水和油轮流加入乳化剂中,每次少量加入, 轮流加液法:将水和油轮流加入乳化剂中,每次少量加入,
由油酸钾和戊酸可制得苯和水的透明混合物, 由油酸钾和戊酸可制得苯和水的透明混合物, 由此而提出逆胶束模型
• 1959年,Schulman采用了 年 采用了 微乳状液的名称
水池 直径小于 100nm 的 热力 直径小于100nm 学稳定系统; 学稳定系统 ; 表面活性剂和 助剂在水和油中溶解度都很 助剂 在水和油中溶解度都很 界面张力接近于零。 小;界面张力接近于零。
形成O/W型或 型或W/O型乳状液。食品工业常用此法。 型乳状液。 形成 型或 型乳状液 食品工业常用此法。
影响分散度的因素( 影响分散度的因素(1)
• 分散方法:
分散方法与液滴大小
分散方法 桨搅拌 胶体磨 均化器 液体大小 / µm 1%乳化剂 5%乳化剂 10%乳化剂 3~8 2~5 不乳化 6~9 4~7 3~5 1~3 1~3 1~3
第五章 乳状液 PPT
水
水
油
油
水
水
油
油
2、乳状液的特点
多相体系,相界面积大,表面自由能高,热力学 不稳定系统。
稳定乳状液的因素
乳化剂 固体粉末 天然物质
在分散相周围形成坚固的保护膜; 降低界面张力; 形成双电层。
乳化剂(emulsifier): 能使乳状液较稳定存在的物质。 乳化作用:乳化剂能使乳状液比较稳定存在的作用。
剂。这些化合物的分子量大,在界面上不能整齐排列,虽然 降低界面张力不多,但它们能被吸附在油水界面上,既可以 改进界面膜的机械性质,又能增加分散相和分散介质的亲和 力,因而提高了乳状液的稳定性。 常用的高聚物乳化剂有聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠盐以及聚 醚型非离子表面活性物质等。其中有些分子量很大,能提高 O/W型乳状液水相的粘度,增加乳状液的稳定性。
工业上,为提高乳状液的黏度,常加入某些特殊组 分,如天然或合成的增稠剂。
5、 液滴大小及其分布
乳状液液滴的大小及其分布对乳状液的稳定性有 很大的影响,液滴尺寸范围越窄越稳定。当平均粒子 直径相同时,单分散的乳状液比多分散的稳定。
6、粉末乳化剂的稳定作用
许多固体粉末如黏土、炭黑等是良好的乳化剂。粉 末乳化剂和通常的表面活性剂一样,只有当它们处在 内外相界面上时才能起到乳化剂的作用。
油 水
W/O型
例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成W/O型乳状液。
液滴聚结速度
将油、水、乳化剂共存的体系进行搅拌时,乳 化剂吸附于油水界面,形成的油滴、水滴都有自发聚 结减小表面能的趋势。在界面吸附层中的乳化剂,其 亲水基有抑制油滴聚结的作用,其亲油基则阻碍水滴 聚结。
乳化剂溶解度
定温下,将乳化剂在水相和油相中的溶解度之比定 义为分配系数。
9.7乳状液,泡沫和气溶胶
二、泡沫
2. 消泡 物理消泡法: 升温或降温,照射,机械法(气流、超声波、过滤) 化学消泡法: 消泡剂改变pH、盐析、与发泡剂反应 作用机制有: (1) 起泡剂脱附 (2) 降低液膜粘度 (3) 抑止泡沫形成
三、气溶胶
1. 分类和粒径
按分散相分: 固体气溶胶 液体气溶胶 按形成方法分: 分散气溶胶 如固体粉碎(粉尘)、液体雾化 凝聚气溶胶 如烟、雾 粒径:10-7~10-4 m 气溶胶带电性质: 捕获大气中带电粒子而荷电,雷电与此有关。
2. 医药中应用 气雾剂:药物+抛射剂+附加剂 粉雾剂:药物微粒 3. 大气污染
再见!
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一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 乳状液
2.乳化剂的作用 ——稳定乳剂 (1) 降低界面张力:处于较低能量状态
(2) 形成界面膜:形成一定机械强度
(3) 形成双电层:电性斥力 (4) 固体粉末的稳定作用:形成良好界面膜
一、 乳状液
3.决定乳状液类型的因素 (1) 乳化剂的界面张力:
膜-水 大,膜向水相弯曲,易形成W/O型 膜-油 大,膜向油相弯曲,易形成O/W型
第七节 乳状液、泡沫和气溶胶
一、 乳状液
1.乳状液的类型
乳状液:不相溶的液体相互分散形成的系统 内相:被分散相 外相:分散介质 类型:水包油(O/W)、油包水(W/O)
水 油
油
水
鉴别类型方法: 稀释法 :能被水相稀释,为O/W型;能被油相稀释,为W/O型 染色法 :外相被油性染料染色,为W/O型; 外相被水性染料染色,为O/W型; 电导法:电导大,为O/W型;电导小,为W/O型
微乳与普通乳状液有二个显著不同:
(1) 微乳是热力学稳定系统 (2) 微乳外观均匀透明
第5章 乳状液及微乳状液 --乳状液和泡沫
乳状液类型的鉴别方法
• 稀释法 • 染料法 • 电导法 • 滤纸润湿法
鉴别乳状液方法: 1.稀释法
水加到O/W乳状液中,乳状液被稀释; 若水加到W/O型乳状液中,乳状液变稠,甚至被破坏。
如牛奶能被水稀释, 所以它是O/W型乳状液。
鉴别乳状液方法: 2.染色法
将极微量的油溶性染料加到乳状液中:
1. 若整个乳状液带有染料颜色的是W/O
水
一价碱金属皂类,形状是:
亲水端为大头,作为乳化剂时,
油
容易形成O/W型乳状液。
二价碱金属皂类,极性基团为:
亲水端为小头,作为乳化剂,容易 形成W/O型乳状液
油 水
例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成W/O型乳状液
影响乳状液类型的因素
液滴聚结动力学因素说
1957年Davis提出,乳状液的类型取决于两种液滴的聚结 速度。在乳化剂、油、水一起摇荡时,油相与水相都破裂成液
= 7 + 0.33×7+1.9 ➖0.475×12 = 11.21 - 5.7 = 5.51 (6) HLB = E/5 = MH/M×100/5 = MH/M×20
=方法(1)结果=13.40 实验测试HLB值:12.0 ~ 12.50
HLB将表面活性剂结构与乳化效率之间的关系定量地表示出来。 这种数值主要来自经验值,虽然有时会有偏差,但仍有其实用价值。
第五章 乳状液及微乳状液
第一节 乳化作用及乳状液的类型
乳化作用(emulsification):在一定条件下使不相混溶的两种液体形成有一 定稳定性的液液分散体系的作用。 乳状液(emulsion):被分散的液体(分散相)以小液珠的形式分散于另一连 续的液体介质(分散介质)中,这种一种液体以小液珠形式分散于与其不相 混溶的另一种液体中所构成的热力学不稳定体系;一般分散相的直径大于 100 nm,是一种粗粒分散系统。
9.胶体化学-乳状液
2)染色法 : 将水溶性染料 ( 如亚甲基兰 、荧 ) 水溶性染料 加入乳状液中, 光红等 ) 加入乳状液中,若整个溶液显 色,说明外相是水,乳状液是O/W型; 说明外相是水,乳状液是 型 若将油溶性染料(如红色的苏丹Ⅲ等)加 若将油溶性染料(如红色的苏丹Ⅲ 油溶性染料 入乳状液中,若整个溶液显色, 入乳状液中,若整个溶液显色,说明外相 是油,乳状液是 是油,乳状液是W/O型,如果只有星星点 型 点液滴带色,则是 点液滴带色,则是O/W型。 型
转型是 O/W W/O
这种转化是通过加入外加物质, 这种转化是通过加入外加物质,使乳化剂的性 质发生转变而实现的。 质发生转变而实现的。 例如,钠肥皂作乳化剂时,形成 型乳化剂, 例如,钠肥皂作乳化剂时,形成O/W型乳化剂,往 作乳化剂时 型乳化剂 此体系中加入CaCl2, 则生成钙肥皂,使乳状 则生成钙肥皂 钙肥皂, 此体系中加入 液转变为W/O型。 型 液转变为
如用亲水性的二氧化硅、 如用亲水性的二氧化硅、氢氧化物的粉末或十 二氧化硅 二烷基羧酸钠等作乳化剂,则形成 型乳状液; 二烷基羧酸钠等作乳化剂,则形成O/W型乳状液; 等作乳化剂 型乳状液
2) 如用憎水性的物质作乳化剂(对表面活性剂,则 ) 如用憎水性的物质作乳化剂(对表面活性剂, 则形成W/ 型乳 状液. 是 HLB值小),则形成 /O型乳 状液. 值 ),则形成 如石墨、碳墨的固体粉末,或HLB <6的 石墨、碳墨的固体粉末, 6 表面活性剂等, 表面活性剂等,
乳状液的一相通常为水相, 表示, 乳状液的一相通常为水相,用W表示,另一相是 表示 不溶于水的有机液体,称为油, 表示。 不溶于水的有机液体,称为油,用O表示。 乳状液有 表示 以下两种类型: 以下两种类型: 1)水包油型 ( O/W ) : ) W ---- 分散介质, 分散介质, O ----- 分散相
乳状液(emulsion)
2012-5-2
4
●补充材料之一
乳状液的分层、 乳状液的分层、变型及破乳
——乳状液理论中,一个重要的问题是其分层、变形和破乳。它们 是乳状液不稳定性的三种表现方式,每个过程皆代表一种不同情况 。特殊情况下它们又可能是相关的
A、分层(creaming) 、分层( ) ( 1)定义 )
一种乳状液变成了两种乳状液,一层中分散相比原 来的多,另一层中相反。分层过程中,界面膜未破坏,故分层并未 破乳,但分层最终将导致破乳
(3)破乳技术 )
——引入 工业生产中常遇到破乳问题,如采出的原油是W/O 型乳状液,必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。常用的破乳方法有
2012-5-2 7
●添加无机盐 在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用, 对不同的乳化剂,作用机理有所不同 ●温度变化 ——升温 可增加乳化剂的溶解度,降低在界面的吸附量,削 弱保护膜;升温还可降低外相粘度,增加液滴碰撞机会,利于破乳 ——冷冻 也能破乳。非离子型乳化剂的乳状液在相转变温度 时处于不稳定状态,不充分搅拌就会破乳 ●添加酸 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸,皂变为脂 肪酸析出,失去乳化作用而破乳 ●过滤 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液,液滴润湿过 滤材料聚集成薄膜,导致乳状液破坏。例,W/O型乳状液通过填 充碳酸钙的过滤层,O/W型乳状液通过塑料网,都可能会引起破 乳
●类型 乳状液中一相为水,用“W”表示。另一相为有机物,
如苯、苯胺、煤油,皆称为“油”,用“O”表示。油作为不连续 相分散在水中,称水包油型,用O/W表示;水作为不连续相分散 在油中,称油包水型,用W/O表示。多重型,例,W/O/W
2012-5-2 1
●乳化剂(emulsifier)
——定义 能使乳状液较稳定存在的物质。乳化剂能使乳状液比 较稳定存在的作用,称乳化作用 ——类型 多为表面活性剂,及某些固体粉末
胶体化学乳状液泡沫PPT课件
要有效地稳定一个乳液,胶态粒子的表面性质必须有“合适的”平衡 (a)假若粒子优先被连续相润湿,它们的吸附性差容易从界面解吸,因此稳定作 用差; (b)假若它们优先被分散相吸附,它们在界面的吸附性也差,同样稳定作用差; (c)最好的效力是粒子同时被两个相部分地润湿以确保它们在界面的定位
第5页/共79页
似液体;
固态乳化剂在水中分散和加热超过Krafft点温度以上时,转变为类似液体的状
态。这时,水渗入到乳化剂的亲水基团之间。形成介晶相。乳化剂/水体系的介
晶相特征见下表:
第13页/共79页
介晶相类型
结构
光学结构
层状 六角柱形Ⅰ
六角柱形Ⅱ
立方形
双分子类脂层于水交替
各向异性、纤维状结构
类脂分子的圆柱聚集体,极性基朝向 各向异性、片状结构
第19页/共79页
H3C H3C H3C H3C H3C
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
C H3
CH2 O P O CH2 CH2 N CH2
O
C H3
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
CH2 O P OH OH
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
CH2 O P O CH2 CH2 NH3 O
第10页/共79页
2.乳化方式
除乳化剂类型外,乳化方式和加料顺序也影响乳状液的类型和性能。 ⑴剂在水中法——乳化剂溶于水中,在激烈搅拌下将油相加入,可得O/W型乳 状液。 特点:乳状液颗粒胶粗,大小不均,需胶体磨或均浆器处理。继续加 油,直至变型,可得W/O型乳状液。 ⑵剂在油中法——乳化剂溶于油中,在加水,直接制得W/O型乳状液。继续加 水,直至变型,可得O/W型乳状液。得到的O/W型乳状液颗粒度小,稳定性高。 ⑶轮流加液法——将水和油交替加入乳化剂中,每次少量。食品乳状液可用此 法。 ⑷瞬间成皂法——脂肪酸溶于油相,碱溶于水相,在剧烈搅拌下将两相混合, 在界面上瞬间形成脂肪酸盐,从而得到稳定的乳状液。 ⑸界面复合物生成法——使用复合乳化剂时,将亲油性乳化剂溶于油相,亲水 性乳化剂溶于水相。两相混合时,界面上两种乳化剂形成复合物,从而使乳状液 稳定。 ⑹自发乳化法——不需机械搅拌,把油、水和乳化剂加在一起就自发地形成乳 状液。如十二烷基胺盐和不饱和胺盐的混合溶液就能自动乳化二甲苯。机理不清 ⑺多重乳液的制备——分一步法和二步法。如W/O/W型, 一步法:先在油相中加入少量水制成W/O型乳状液,然后继续加水使之相转变 得到W/O/W型多重乳液。转相时要强力搅拌。 二步法:一先用亲油性强的乳化剂制备W/O型乳状液;二将它加入含亲水性乳 化剂的水相中,得到W/O/W型多重乳液。此法最可靠。
微乳液PPT课件
• 表活剂用量= 0.4% 采出量为72.6ml(油)/g(表活剂), 成本太高 • 表活剂用量= 0.25% 采油量只占水驱残余油的37.4%,效果不好 • 表活剂用量= 0.4% 采出量为127ml/g,驱油效果好
• 胶囊和微胶囊技术
–
胶囊以延迟破胶剂在油田中应用,改善裂缝导流能力,提高 33
油气井产量。
3
乳状液的结构
• 简单乳状液 • 双重或多重乳状
液:相当于简单乳
液的分散相(内相) 中又包含了尺寸更 小的分散质点,通 称包胶相,常用作 活性组分的贮器。
4
乳状液的制备 —— 混合方式
• 机械搅拌:以4000~8000r/min速度,设备简单、 操作方便;但分散度低、不均匀,易溶入空气。
• 胶体磨:国产设备可制取10mm左右的液滴。 • 超声波乳化器: • 均化器(homogenizer):是机械加超声波的复
中相微乳状液的特点:
•同时增溶油和水,可达60%~70%
•存在两个界面且界面张力均很低,约<10-2 mN/m
•大部分表面活性剂存在于中相微乳状液相中
在石油工业中,中相微乳状液的驱油效率最高,可达90%。
通过测定相图和界面张力,来研究影响因素。
26
水-表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图
各向异性 单相区
– 当盐量增加时,表活剂和油受到“盐析”,压缩 双电层,使O/W型微乳液的增溶量增加,油滴密 度下降而上浮,形成“新相”。
– 也可改变其它组分,来寻找匹配关系。
28
微乳状液的应用
• 石油工业:三次采油(?) • 能 源:提高辛烷值等 • 生化工程: • 日用工业:化妆品等
29
微乳状液的研究现状
2013M_07胶体与界面化学_乳状液和泡沫
33
目前研制出的品种很多,有用于露天矿的露天型 乳化炸药,用于中硬岩石爆破的岩石型乳化炸药 和用于煤矿井下的许用型乳化炸药,还有用于光 面爆破的小直径低爆速的乳化炸药。
乳化炸药现已广泛应用于各种民用爆破工作中,
在有水和潮湿的爆破场合更显示其优越性。
34
各组分作用
①氧化剂,提供有效氧参加氧化还原反应,主要
2.相体积的影响
乳状液的内相体积占总体积26%以下的体系是 稳定的,如果不断加入内相液体,其体积超过 74.02%,内相有可能转变为外相,乳状液就发生转 型。
25
乳状液的转型与破坏
乳状液转型
3. 温度的影响
有些使用非离子型表面活性剂作为乳化 剂的乳状液,当温度升高时乳化剂分子的亲 水性变差,亲油性增强。在某一温度时,由 非离子型表面活性剂所稳定的O/W型乳状液将
因为反应物分散成小液滴后,在每个液滴中反
应物数量较少,产生热量也少,并且乳状液对象界
面面积大,散热快,容易控制温度。
高分子化学中常使用乳液聚合反应,以制得较
高质量的反应物。
31
乳状液的应用
沥青乳状液
沥青的黏度很大,不便于在室温下直
接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其
制成O/W型乳状液,则表观黏度大大降低,
以及液珠与介质之间的摩擦,其主要来源是液珠表
面上吸附了电离的乳化剂离子。 在乳状液中,水的介电常数远比常见的其它液体 高。故O/W型乳状液中的油珠多数是带负电的,而 W/O型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成 扩散双电层,热力学电势及较厚的双电层使乳状液 稳定。
22
乳状液的制备
转相乳化法
(1)将乳化剂先溶于油中加热,在剧烈搅拌下慢慢加入温 水,加入的水开始以细小的粒子分散在油中,是W/O型乳状 液,再继续加水,随着水的增加,乳状液变稠,最后转相变 成O/W型乳状液。 (2)将乳化剂直接加于水中,在剧烈搅拌下将油加入,可 直接得到O/W型乳状液,若欲制得W/O型,则可继续加油直 到发生变型。
目前研制出的品种很多,有用于露天矿的露天型 乳化炸药,用于中硬岩石爆破的岩石型乳化炸药 和用于煤矿井下的许用型乳化炸药,还有用于光 面爆破的小直径低爆速的乳化炸药。
乳化炸药现已广泛应用于各种民用爆破工作中,
在有水和潮湿的爆破场合更显示其优越性。
34
各组分作用
①氧化剂,提供有效氧参加氧化还原反应,主要
2.相体积的影响
乳状液的内相体积占总体积26%以下的体系是 稳定的,如果不断加入内相液体,其体积超过 74.02%,内相有可能转变为外相,乳状液就发生转 型。
25
乳状液的转型与破坏
乳状液转型
3. 温度的影响
有些使用非离子型表面活性剂作为乳化 剂的乳状液,当温度升高时乳化剂分子的亲 水性变差,亲油性增强。在某一温度时,由 非离子型表面活性剂所稳定的O/W型乳状液将
因为反应物分散成小液滴后,在每个液滴中反
应物数量较少,产生热量也少,并且乳状液对象界
面面积大,散热快,容易控制温度。
高分子化学中常使用乳液聚合反应,以制得较
高质量的反应物。
31
乳状液的应用
沥青乳状液
沥青的黏度很大,不便于在室温下直
接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其
制成O/W型乳状液,则表观黏度大大降低,
以及液珠与介质之间的摩擦,其主要来源是液珠表
面上吸附了电离的乳化剂离子。 在乳状液中,水的介电常数远比常见的其它液体 高。故O/W型乳状液中的油珠多数是带负电的,而 W/O型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成 扩散双电层,热力学电势及较厚的双电层使乳状液 稳定。
22
乳状液的制备
转相乳化法
(1)将乳化剂先溶于油中加热,在剧烈搅拌下慢慢加入温 水,加入的水开始以细小的粒子分散在油中,是W/O型乳状 液,再继续加水,随着水的增加,乳状液变稠,最后转相变 成O/W型乳状液。 (2)将乳化剂直接加于水中,在剧烈搅拌下将油加入,可 直接得到O/W型乳状液,若欲制得W/O型,则可继续加油直 到发生变型。
第十章 乳状液与泡沫及其他分散体系
• 两气泡间压力差为
p
4 4 1 1 4 R1 R 2 R1 R 2
• 若两气泡交汇处液膜的曲率半径为R,则 4 1 1 p 4 R R1 R 2
1 1 1 R R1 R 2
R1
R
图10—15 两气泡交汇示意图
0 (1 2.5Φ)
• 适于Φ <0.02的乳状液,对分散相浓度较大的乳状液,Becher和Sherman 给出如下公式:
0 (1 aΦ bΦ2 cΦ3 )
• 由于乳状液的内相不是硬球结构,于是Jaylos给出如下修正公式:
p 2.5 0 [1 2.5Φ ] p 1
二、微小乳状液
• 微小乳状液有两种制备方法: • 1.复配表面活性剂为离子型表面活性剂和高级醇。 • 将离子型表面活性剂和高级醇(碳原子数12~18)按1: 1~1:3摩尔比混合并溶于水,在高于高级醇熔点温度 下强烈搅动30~60min后将油加入体系中去,从而形成O /W型微小乳状液。 • 2.亲水型与亲油型表面活性剂组成复配表面活性剂。 • 将两类表面活性剂按一定比例混合,加入油相中,然后 将水逐滴加到体系中去,并稍加搅拌。 • 加水之前体系为油相中的表面活性剂逆胶团;水的加入 即为逆胶团加溶水过程。 • 此法的关键是控制配方和乳化温度,否则形成不均匀的 热力学不稳定的一般乳状液。
• 若在上述体系中再加入助表面活性剂便形成混合膜
γ T = γ (ow) a π G
• 而弯曲混合膜的表面压等于油与水两侧表面压的代数和,亦等于 混合膜的表面张力,即
π = π 0 + π w = γ (ow) a
• 2.微乳状液的性质
• 微乳状液是介乎于乳状液和胶团溶液之间的热力学上相当稳定的 分散体系,或者说它是在性质上有相当大差别的乳状液和胶团溶
p
4 4 1 1 4 R1 R 2 R1 R 2
• 若两气泡交汇处液膜的曲率半径为R,则 4 1 1 p 4 R R1 R 2
1 1 1 R R1 R 2
R1
R
图10—15 两气泡交汇示意图
0 (1 2.5Φ)
• 适于Φ <0.02的乳状液,对分散相浓度较大的乳状液,Becher和Sherman 给出如下公式:
0 (1 aΦ bΦ2 cΦ3 )
• 由于乳状液的内相不是硬球结构,于是Jaylos给出如下修正公式:
p 2.5 0 [1 2.5Φ ] p 1
二、微小乳状液
• 微小乳状液有两种制备方法: • 1.复配表面活性剂为离子型表面活性剂和高级醇。 • 将离子型表面活性剂和高级醇(碳原子数12~18)按1: 1~1:3摩尔比混合并溶于水,在高于高级醇熔点温度 下强烈搅动30~60min后将油加入体系中去,从而形成O /W型微小乳状液。 • 2.亲水型与亲油型表面活性剂组成复配表面活性剂。 • 将两类表面活性剂按一定比例混合,加入油相中,然后 将水逐滴加到体系中去,并稍加搅拌。 • 加水之前体系为油相中的表面活性剂逆胶团;水的加入 即为逆胶团加溶水过程。 • 此法的关键是控制配方和乳化温度,否则形成不均匀的 热力学不稳定的一般乳状液。
• 若在上述体系中再加入助表面活性剂便形成混合膜
γ T = γ (ow) a π G
• 而弯曲混合膜的表面压等于油与水两侧表面压的代数和,亦等于 混合膜的表面张力,即
π = π 0 + π w = γ (ow) a
• 2.微乳状液的性质
• 微乳状液是介乎于乳状液和胶团溶液之间的热力学上相当稳定的 分散体系,或者说它是在性质上有相当大差别的乳状液和胶团溶
乳状液和泡沫
表面活性剂旳起泡作用
第三章 乳状液与泡沫
4.2.1 泡沫液膜旳特点
B部分为两个气 泡旳交界处,界面是 平坦旳,A是三个气 泡旳交界处,界面时 弯曲旳。
三个气泡旳液膜分界面旳示意图
由拉普拉斯公式可知,B处旳压力比A 处高,所以B部分液体总是向A部分流动, 使液膜不断变薄,最终可能造成破裂。
将乳化剂比喻为两头大小不等旳楔子, 若要楔子排列旳紧密且稳定,截面积小旳 一头总是指向分散相,截面积大旳一头留 在分散介质中,此即为楔子理论。
例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成W/O型乳状液
第三章 乳状液与泡沫
4.1.2.2乳化剂分子构型
一价碱金属皂类,形 状是:
油
水
亲水端为大头, 作为乳化剂时,轻易形
第三章 乳状液与泡沫
4.1.6.2 农药乳剂 将杀虫药,灭菌剂制成O/W型乳剂使 用,不但药物用量少,而且能均匀地在植 物叶上铺展,提升杀虫、灭菌效率
4.1.6.3 沥青乳状液 沥青旳黏度很大,不便于在室温下直 接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其 制成O/W型乳状液,则表观黏度大大降低, 并改善了对砂石旳润湿性。
第三章 乳状液与泡沫
3.液滴双电层旳排斥作用
乳状液旳液珠上所带电荷旳起源有: 电离、吸附以及液珠与介质之间旳摩擦, 其主要起源是液珠表面上吸附了电离旳 乳化剂离子。
在乳状液中,水旳介电常数远比常见旳 其他液体高。故O/W型乳状液中旳油珠多数 是带负电旳,而W/O型乳状液中旳水珠则往 往带正电。反离子形成扩散双电层,热力学 电势及较厚旳双电层使乳状液稳定。
水
油
第三章 乳状液与泡沫
4.1.2.4聚结速度
1957年Davies提出了一种有关乳状液 类型旳定量理论:
第三章 乳状液与泡沫
4.2.1 泡沫液膜旳特点
B部分为两个气 泡旳交界处,界面是 平坦旳,A是三个气 泡旳交界处,界面时 弯曲旳。
三个气泡旳液膜分界面旳示意图
由拉普拉斯公式可知,B处旳压力比A 处高,所以B部分液体总是向A部分流动, 使液膜不断变薄,最终可能造成破裂。
将乳化剂比喻为两头大小不等旳楔子, 若要楔子排列旳紧密且稳定,截面积小旳 一头总是指向分散相,截面积大旳一头留 在分散介质中,此即为楔子理论。
例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成W/O型乳状液
第三章 乳状液与泡沫
4.1.2.2乳化剂分子构型
一价碱金属皂类,形 状是:
油
水
亲水端为大头, 作为乳化剂时,轻易形
第三章 乳状液与泡沫
4.1.6.2 农药乳剂 将杀虫药,灭菌剂制成O/W型乳剂使 用,不但药物用量少,而且能均匀地在植 物叶上铺展,提升杀虫、灭菌效率
4.1.6.3 沥青乳状液 沥青旳黏度很大,不便于在室温下直 接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其 制成O/W型乳状液,则表观黏度大大降低, 并改善了对砂石旳润湿性。
第三章 乳状液与泡沫
3.液滴双电层旳排斥作用
乳状液旳液珠上所带电荷旳起源有: 电离、吸附以及液珠与介质之间旳摩擦, 其主要起源是液珠表面上吸附了电离旳 乳化剂离子。
在乳状液中,水旳介电常数远比常见旳 其他液体高。故O/W型乳状液中旳油珠多数 是带负电旳,而W/O型乳状液中旳水珠则往 往带正电。反离子形成扩散双电层,热力学 电势及较厚旳双电层使乳状液稳定。
水
油
第三章 乳状液与泡沫
4.1.2.4聚结速度
1957年Davies提出了一种有关乳状液 类型旳定量理论:
第七章 乳状液与泡沫
外观 可分辨出两相存在
乳白色乳状液 蓝白色乳状液
灰色半透明 透明
如果分布曲线随时间变化明显,曲线高峰向大半径移 动,并且宽度增加,就表明乳状液不稳定。
如果分布曲线显示出小半径的液珠多,分布集中,随 时间变化小,即表明该乳状液具有较高的稳定性。
根据分布曲线随时间变化的快慢可以衡量乳状液稳定性 的大小。
五、润湿性与乳状液的类型
用固体粉末作乳化剂等,只有润湿固体的液体 大部分存在于外相中,才能形成稳定的乳状液,即 润湿固体粉末较多的一相构成外相。
因此当 <90 °, 固体粉末大部分被水润湿,形 成O/W型乳状液,当 >90°时,固体粉末大部分被油 润湿,则形成W/O乳状液,当 =90°时,则形成不稳
图7-1 使乳状液稳定的界 面保护层示意图
(1)表面张力 乳状液是热力学不稳定体系,分散相液滴总有
自发聚结、减少界面面积,从而降低体系能量的倾 向,故低的油-水界面张力有助于体系的稳定。
(2)界面膜的性质
乳化剂以亲水基伸进水中,亲油基伸进油中,定向排列 在油-水界面形成界面吸附膜,对乳液保护,防止液滴聚结。 当乳化剂浓度
水<26%时,只能形成W/O 乳状液 水>74时,只能形成O/W 乳状液 水26~74时,则可能形成O/W或W/O乳状液 在多数情况下,液球大小不一,甚至内相是多面体结 构,则相体积和类型的关系不符合上述规律。
若将其运用于乳状液,则内相体积分数大于0.74时,将导 致乳状液的破坏与变型。此说法有一定的实验基础。但是 在实际的乳状液中内相的液珠大小是很不均一的。此外, 在内相体积很大时,乳状液的液珠可被挤压变为多面体, 外相的液体可以挤成薄的液膜。结果使得内相体积分数可 以远大于0.74。实际上能制得许多内相体积分数大于90% 的稳定乳状液,显然相体积理论是不能解释这些结果的。
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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0.1μm,加溶后的胶团溶液仍是透明液体。
增溶量的测定方法 向100mL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,溶液变浑浊,此时已滴入 溶液中的被增溶物的物质的量即为增溶量。
有机添加剂的影响 非极性化合物加溶于表面活性剂溶液中,会
使胶团胀大,不太大的烃分子会插入定向排列的 表面活性剂分子疏水基间,使胶团变得疏松,有 利于极性有机物的加溶。
与之相反,溶液中加溶了极性有机物,也会 有利于非极性有机物的加溶。一般来说,极性有 机物碳氢链越长、极性越小、越不易形成氢键 的,使非极性有机物的加溶量越大。
(4)增溶于胶团的极性基层
对短链芳香烃类的苯、乙苯等较易极化的 碳氢化合物,开始加溶时被吸附于胶团-水界面
处,加溶量增多后,插入定向排列的表面活性剂 极性基之间,进而更深地进入胶团内核。
在聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂 胶团溶液中,苯加溶于胶团的聚氧乙烯外壳中 (图d)。
上述四种加溶方式,其增量的规律:d>b> a>c。
3.1.3.4 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。 原因:无机电解质的增加抑制离子型表面活性剂的电离, 降低其水溶性,使cmc降低、胶团聚集数变大。在cmc附 近,加电解质使加溶量增加,这主要是由于增加了胶团 尺寸和聚集数。但是,另一方面,加无机电解质使胶团 极性基间的排斥作用减弱,使极性基排列更为紧密,导 致极性有机物可加溶的位置减少,极性有机物的加溶量 降低。
极性有机物加溶在胶团的表面活性剂分子之 间,其加溶量随温度上升先增加后下降,在达到 表面活性剂的浊点之前会出现一个最大值。 原因:升高温度使表面活性剂热运动加剧并增加 了胶团聚集数,使加溶量增加。继续升高温度, 则加剧了聚氧乙烯的脱水作用使其容易卷缩,导 致加溶空间变小,极性有机物的加溶量减少。对 短碳链的极性有机物,其加溶量的降低更为明显。
增溶力 增溶量除以表面活性剂的物质的量为
增溶力。 表面活性剂的增溶力表示其对难溶或
不溶物增溶的能力,是衡量表面活性剂性 能的重要指标之一。
3.1.3 增溶作用的主要影响因素
3.1.3.1 3.1.3.2 3.1.3.3 3.1.3.4
表面活性剂的化学结构 被增溶物的化学结构 温度的影响 添加无机电解质的影响
可以推断:微溶物溶解度的增加与溶液中胶 团形成有密切关系。
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; 乳化作用:两种不相混溶的液体形成的液-液 分散体系,有巨大的相界面和界面 自由能,是热力学不稳定的多分散 体系。
§3.1.2 增溶作用的方式
四种增溶方式:
(1)非极性分子在胶团内核的增溶
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。
(3)吸附于胶团表面
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,如苯二甲酸二甲酯以及一些
染料,吸附于胶团的外壳或部分进入表面活性 剂极性基层而被加溶(图c)。这些加溶物的 光谱表明,它们处于极性环境中。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。
乳状液、泡沫和湿润
掌握表面活性剂的增溶、乳化、润湿、 起泡、洗涤和去污分散和絮凝等各种功 能的定义;
理解各种功能的作用原理;
理解各种作用的影响因素;
了解各种功能的具体应用。
从图中可以看到,在表面活性剂浓度小于cmc 时,2-硝基二苯胺溶解度很小,而且不随表面活 性剂浓度改变。在cmc以上,溶解度随表面活性 剂浓度的增加而迅速上升。表面活性剂溶液浓度 超过cmc越多,微溶物就溶解得越多。
4、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。
3.1.3.2 被增溶物的化学结构
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。
3.1.3.3 温度的影响
温度对加溶作用的影响与表面活性剂的类型和加溶 物的性质有关。
对于离子型表面活性剂,升高温度使热运动加剧,
胶团中能发生加溶作用的空间变大,使极性和非极性有 机物加溶量均增大。
对于聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂,温度升高,
聚氧乙烯基的水化作用减弱,cmc降低,胶团更易形成, 胶团聚集数增大。特别是温度升至表面活性剂浊点时, 胶团聚集数会剧增,胶团变大,内核也变大,使非极性 碳氢化合物和卤代烷类有机物的加溶量增加。
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、乙苯在胶分带有分支结构的表面活性剂增溶
作用较直链的小。 原因:直链型表面活性剂cmc浓度比支链型低,
胶束易形成,胶束聚集数较大。
3.1.3.1 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型的强。
2、表面活性剂的链长对加溶量有明显的影响。
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(图(a)。 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。
(2)增溶于表面活性剂分子间的“栅栏”处
长链醇、胺等极性有机分子,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(图 b)。
增溶量的测定方法 向100mL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,溶液变浑浊,此时已滴入 溶液中的被增溶物的物质的量即为增溶量。
有机添加剂的影响 非极性化合物加溶于表面活性剂溶液中,会
使胶团胀大,不太大的烃分子会插入定向排列的 表面活性剂分子疏水基间,使胶团变得疏松,有 利于极性有机物的加溶。
与之相反,溶液中加溶了极性有机物,也会 有利于非极性有机物的加溶。一般来说,极性有 机物碳氢链越长、极性越小、越不易形成氢键 的,使非极性有机物的加溶量越大。
(4)增溶于胶团的极性基层
对短链芳香烃类的苯、乙苯等较易极化的 碳氢化合物,开始加溶时被吸附于胶团-水界面
处,加溶量增多后,插入定向排列的表面活性剂 极性基之间,进而更深地进入胶团内核。
在聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂 胶团溶液中,苯加溶于胶团的聚氧乙烯外壳中 (图d)。
上述四种加溶方式,其增量的规律:d>b> a>c。
3.1.3.4 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。 原因:无机电解质的增加抑制离子型表面活性剂的电离, 降低其水溶性,使cmc降低、胶团聚集数变大。在cmc附 近,加电解质使加溶量增加,这主要是由于增加了胶团 尺寸和聚集数。但是,另一方面,加无机电解质使胶团 极性基间的排斥作用减弱,使极性基排列更为紧密,导 致极性有机物可加溶的位置减少,极性有机物的加溶量 降低。
极性有机物加溶在胶团的表面活性剂分子之 间,其加溶量随温度上升先增加后下降,在达到 表面活性剂的浊点之前会出现一个最大值。 原因:升高温度使表面活性剂热运动加剧并增加 了胶团聚集数,使加溶量增加。继续升高温度, 则加剧了聚氧乙烯的脱水作用使其容易卷缩,导 致加溶空间变小,极性有机物的加溶量减少。对 短碳链的极性有机物,其加溶量的降低更为明显。
增溶力 增溶量除以表面活性剂的物质的量为
增溶力。 表面活性剂的增溶力表示其对难溶或
不溶物增溶的能力,是衡量表面活性剂性 能的重要指标之一。
3.1.3 增溶作用的主要影响因素
3.1.3.1 3.1.3.2 3.1.3.3 3.1.3.4
表面活性剂的化学结构 被增溶物的化学结构 温度的影响 添加无机电解质的影响
可以推断:微溶物溶解度的增加与溶液中胶 团形成有密切关系。
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; 乳化作用:两种不相混溶的液体形成的液-液 分散体系,有巨大的相界面和界面 自由能,是热力学不稳定的多分散 体系。
§3.1.2 增溶作用的方式
四种增溶方式:
(1)非极性分子在胶团内核的增溶
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。
(3)吸附于胶团表面
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,如苯二甲酸二甲酯以及一些
染料,吸附于胶团的外壳或部分进入表面活性 剂极性基层而被加溶(图c)。这些加溶物的 光谱表明,它们处于极性环境中。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。
乳状液、泡沫和湿润
掌握表面活性剂的增溶、乳化、润湿、 起泡、洗涤和去污分散和絮凝等各种功 能的定义;
理解各种功能的作用原理;
理解各种作用的影响因素;
了解各种功能的具体应用。
从图中可以看到,在表面活性剂浓度小于cmc 时,2-硝基二苯胺溶解度很小,而且不随表面活 性剂浓度改变。在cmc以上,溶解度随表面活性 剂浓度的增加而迅速上升。表面活性剂溶液浓度 超过cmc越多,微溶物就溶解得越多。
4、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。
3.1.3.2 被增溶物的化学结构
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。
3.1.3.3 温度的影响
温度对加溶作用的影响与表面活性剂的类型和加溶 物的性质有关。
对于离子型表面活性剂,升高温度使热运动加剧,
胶团中能发生加溶作用的空间变大,使极性和非极性有 机物加溶量均增大。
对于聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂,温度升高,
聚氧乙烯基的水化作用减弱,cmc降低,胶团更易形成, 胶团聚集数增大。特别是温度升至表面活性剂浊点时, 胶团聚集数会剧增,胶团变大,内核也变大,使非极性 碳氢化合物和卤代烷类有机物的加溶量增加。
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、乙苯在胶分带有分支结构的表面活性剂增溶
作用较直链的小。 原因:直链型表面活性剂cmc浓度比支链型低,
胶束易形成,胶束聚集数较大。
3.1.3.1 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型的强。
2、表面活性剂的链长对加溶量有明显的影响。
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(图(a)。 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。
(2)增溶于表面活性剂分子间的“栅栏”处
长链醇、胺等极性有机分子,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(图 b)。