表面活性剂第二章
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第二章表面活性剂(共56张PPT)
C14H29SO4Na 30
C16H33SO4Na 45 C18H37SO4Na 56
活性剂
C10H21CHC6H4SO3Na | CH3
表面活性剂：是这样一种物质，当它的加入量很小时，就能使溶 剂（一般为水）的表面张力或液液界面张力显著降低，改变体系 的界面状态；当它达到一定浓度时，在溶液中缔合成胶团，从而 产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、以及加溶等一系 列作用，以达到实际应用的要求。
是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。
6.8
=CH-
-0.475 -0.475 -0.475
2.4
-(C3H5O)-(氧丙烯基) -0.15
2.1
-CP2-
1.9
-CF3-
-0.87 -0.87
例：计算月桂酸钠的HLB值 CH3（ CH2）10-COONa
解：-CH3：， -CH2- ： -COONa：19.1
HLB=7+∑(亲水基团基数)-∑(亲油基团基数) HLB= 7 + 19.1-（-0.475）×
第二章 表面活性剂
第一节 表面活性剂基本概念
一、表面张力
界面上的分子与体相内部分子所处的
状态不同。受力状态不同。
图2—1 液相内部和液-气界面的
分子所受作用力的示意图
表面张力：液体表面任意单位长度上的
收缩力称为表面张力，单位为N·m-1
。
从能量上看，表面分子比内部分 子具有更高的能量。
要使体系的表面积增加，就必须对体系 做功。
团具有的亲水亲油平衡值。 表示表面活性剂的亲水疏水性能。
HLB值大，亲水性强，亲油性弱； HLB值小，亲油性强，亲水性弱。
（1）HLB值的规定
表面活性剂应用导论-第2章表面活性剂的作用原理
浓度越大。 如：
1-十四烷基硫酸钠， CMC：2.4×10-3 mol/L 2-十四烷基硫酸钠， CMC：3.3×10-3 mol/L 3-十四烷基硫酸钠， CMC：4.3×10-3 mol/L 4-十四烷基硫酸钠， CMC：5.2×10-3 mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
4）碳氢链中其它取代基的影响 随着碳氢链中极性基团数量的增加、亲水性的 提高，表面活性剂的临界胶束浓度增大。
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
8）无机强电解质对胶束形成的影响 无机盐的添加会使离子型表面活性剂的临界胶束
浓度降低，而对非离子型表面活性剂则影响不 大。
2.1.5 胶束的形状和大小
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓 度时，其非极性部分会自聚，形成聚集体，使憎 水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为 胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束 可呈现球状、棒状、层状或块状等多种形状。
表面活性剂应用导论—第2章
• 轻化工程专业 • 丁斌
第2章 表面活性剂的基本原理
2.1 表面活性剂胶束 2.2 表面活性剂结构与性能的关系
2.1.1 自聚
表面活性剂在界面上吸附一般为单分子层，当 表面吸附达到饱和时， 表面活性剂分子不能继 续在表面富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促 使其逃离水环境，为满足这个条件，表面活性 剂分子在溶液内自聚，即疏水基向里靠在一起 形成内核，远离水环境；而亲水基朝外与水相 接触。
性剂，比相同碳原子(CH2基团)数的直链化合 物的临界胶束浓度大得多。 如：
二正辛基琥珀酸酯磺酸钠，CMC：6.8×10-4 mol/L 二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，CMC：2.5×10-3
mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
1-十四烷基硫酸钠， CMC：2.4×10-3 mol/L 2-十四烷基硫酸钠， CMC：3.3×10-3 mol/L 3-十四烷基硫酸钠， CMC：4.3×10-3 mol/L 4-十四烷基硫酸钠， CMC：5.2×10-3 mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
4）碳氢链中其它取代基的影响 随着碳氢链中极性基团数量的增加、亲水性的 提高，表面活性剂的临界胶束浓度增大。
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
8）无机强电解质对胶束形成的影响 无机盐的添加会使离子型表面活性剂的临界胶束
浓度降低，而对非离子型表面活性剂则影响不 大。
2.1.5 胶束的形状和大小
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓 度时，其非极性部分会自聚，形成聚集体，使憎 水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为 胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束 可呈现球状、棒状、层状或块状等多种形状。
表面活性剂应用导论—第2章
• 轻化工程专业 • 丁斌
第2章 表面活性剂的基本原理
2.1 表面活性剂胶束 2.2 表面活性剂结构与性能的关系
2.1.1 自聚
表面活性剂在界面上吸附一般为单分子层，当 表面吸附达到饱和时， 表面活性剂分子不能继 续在表面富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促 使其逃离水环境，为满足这个条件，表面活性 剂分子在溶液内自聚，即疏水基向里靠在一起 形成内核，远离水环境；而亲水基朝外与水相 接触。
性剂，比相同碳原子(CH2基团)数的直链化合 物的临界胶束浓度大得多。 如：
二正辛基琥珀酸酯磺酸钠，CMC：6.8×10-4 mol/L 二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，CMC：2.5×10-3
mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
第二章表面活性剂
span 20（脱水山梨醇单月桂酸酯） span 40 (脱水山梨醇单棕榈酸酯) span 60（脱水山梨醇单硬脂酸酯） span 65（脱水山梨醇三硬脂酸酯） span 80 （脱水山梨醇单油酸酯） span 85 （脱水山梨醇三油酸酯）
O CH2OOCR
OH OH
(2) 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类
R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺
非离子表面活性剂
R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型
（四）非离子型表面活性剂
1.多元醇型
(1) 脱水山梨醇脂肪酸酯类（Span， 司盘） 其系列品种有 OH
HLB值计算
(1) 对非离子型表面活性， 可能过经验式求得:
非离子表面活性剂的HLB具有加和性。
HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)
(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分
子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团 对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为 HLB基团数(group number)。
2.外加电解质对cmc值的影响
在表面活性剂溶液中加入强电解质能降低cmc值，一般对离 子型表面活性剂的影响尤其显著。
3.外加有机物对cmc值的影响比较复杂。
一般长链的极性有机物对表面活性剂的cmc值的影响显著。 例如醇、酸、胺等化合物随烃链增长，使离子型表面活性剂 的cmc值减小，而醇类对非离子型表面活性剂的cmc值影响 恰好相反。
第一节 表面活性剂分类
离子型表面活性剂
常用的离子型表面活性剂分类如下： （一）阴离子表面活性剂 1.高级脂肪酸盐：RCOO－M＋, 如硬脂酸钠、钙、 镁等。 2.硫酸盐：ROSO3－M＋，如十二烷基硫酸钠、 十六醇硫酸钠等。 3.磺酸盐：RSO3－M＋，如二己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3－M＋，如十 二烷基苯磺酸钠等。 4.胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。
O CH2OOCR
OH OH
(2) 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类
R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺
非离子表面活性剂
R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型
（四）非离子型表面活性剂
1.多元醇型
(1) 脱水山梨醇脂肪酸酯类（Span， 司盘） 其系列品种有 OH
HLB值计算
(1) 对非离子型表面活性， 可能过经验式求得:
非离子表面活性剂的HLB具有加和性。
HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)
(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分
子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团 对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为 HLB基团数(group number)。
2.外加电解质对cmc值的影响
在表面活性剂溶液中加入强电解质能降低cmc值，一般对离 子型表面活性剂的影响尤其显著。
3.外加有机物对cmc值的影响比较复杂。
一般长链的极性有机物对表面活性剂的cmc值的影响显著。 例如醇、酸、胺等化合物随烃链增长，使离子型表面活性剂 的cmc值减小，而醇类对非离子型表面活性剂的cmc值影响 恰好相反。
第一节 表面活性剂分类
离子型表面活性剂
常用的离子型表面活性剂分类如下： （一）阴离子表面活性剂 1.高级脂肪酸盐：RCOO－M＋, 如硬脂酸钠、钙、 镁等。 2.硫酸盐：ROSO3－M＋，如十二烷基硫酸钠、 十六醇硫酸钠等。 3.磺酸盐：RSO3－M＋，如二己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3－M＋，如十 二烷基苯磺酸钠等。 4.胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。
第2章_表面活性剂的作用原理[表面活性剂化学-天大]
![第2章_表面活性剂的作用原理[表面活性剂化学-天大]](https://img.taocdn.com/s3/m/f9a8fcb41a37f111f1855bd7.png)
温度升高，表面张力(界面张力)下降。当达到临界 温度Tc时，界面张力趋向于零。
16
2.1.1 表面张力和表面自由能 —表面张力及其影响因素
（3）压力的影响
表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增加，气相 密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相 中有别的物质，则压力增加，促使表面吸附增加，气体溶解度 增加，也使表面张力下降。
在没有外力的影响或影响不大时，液 体总是趋向于成为球状。即使施加外 力后能将水银珠压瘪，一但外力消失， 它便会自动恢复原状。
如水面漂浮物、空气中的气泡、叶子 上的露珠。
6
现象3：
在金属线框中间系一线圈，一起浸 入肥皂液中，然后取出，上面形成 一液膜，见a图。 如果刺破线圈中央的液膜，线圈内 侧张力消失，外侧表面张力立即将 线圈绷成一个圆形，见b图，
这时
f ＝ 2 γl
l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边 界总长度为2l，比例系数γ表示垂直通过液面上
任一单位长度，与液面相切的收缩表面的力， 简称为表面张力，其单位通常为mN/m。
液体的表面张力
13
2.1.1 表面张力—表面张力的能量表达
由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把 分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服系统 内部分子之间的作用力，对系统做功。 温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需要 对系统作的功，称为表面功。用公式表示为：
a. 溶液表面表面活性剂分子的定向排列
b. 溶液内部表面活性剂胶束的形成
表面活性剂分子在表面的吸附和胶束形成示意图
34
2.2 表面活性剂胶束
2.2.1 胶束的形成 2.2.2 临界胶束浓度 2.2.3 胶束的形状和大小 2.2.4 胶束作用简介
第二章 表面活性剂-2_表面活性剂的性质
精细化学工艺学主讲教师：张心亚华南理工大学化学与化工学院二O二一年三月1表面活性剂基础——表面活性剂的胶束化性质232.2表面活性剂在溶液中的性质目录①水体系——胶束重点难点②油体系——反胶束③油水混合体系——乳液重点42.2表面活性剂在溶液中的性质一、水溶液——胶束（micelle ）表面活性剂溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，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，这种多分子有序聚集体称为胶束。
胶束2.2表面活性剂在溶液中的性质一、水体系——胶束（micelle ）1912年英国胶体化学家McBain等首次提出了胶束假说。
1988年美国密歇根大学直接观察到表面活性剂水溶液中胶束的存在。
52.2表面活性剂在溶液中的性质6一、水体系——胶束（micelle）2.2表面活性剂在溶液中的性质7一、水体系——胶束（micelle ）临界胶束浓度——CMC （Critical Micelle Concentration表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度。
2.2表面活性剂在溶液中的性质8一、水体系——胶束（micelle ）胶束形状2.2表面活性剂在溶液中的性质9一、水体系——胶束（micelle ）胶束量胶束量＝表面活性剂的分子量×缔合度缔合度：胶束中表面活性剂的分子个数胶束数量——形成胶束的表面活性剂的平均数目，即聚集数n 来衡量。
一般表面活性剂亲油端的碳链越长，胶束聚集数会增加。
胶束结构示意图2.2表面活性剂在溶液中的性质10一、水体系——胶束（micelle ）胶束结构疏水内核亲水外壳疏水内核亲水外壳双电层2.2表面活性剂在溶液中的性质11一、水体系——胶束（micelle ）胶束的微观结构球形胶束2.2表面活性剂在溶液中的性质12胶束形状一、水体系——胶束（micelle）棒状胶束2.2表面活性剂在溶液中的性质13胶束形状一、水体系——胶束（micelle）2.2表面活性剂在溶液中的性质14胶束形状一、水体系——胶束（micelle）层状胶束2.2表面活性剂在溶液中的性质15胶束形状一、水体系——胶束（micelle）脂质双层与细胞膜2.2表面活性剂在溶液中的性质16胶束形状一、水体系——胶束（micelle）2.2表面活性剂在溶液中的性质17二、油体系——反胶束表面活性剂在油中达到一定浓度时，自发形成的有序聚集体。
第2章表面活性剂
• 根据极性基团的解离性质分为离子型表面 活性剂与非离子型表面活性剂两大类 一、离子型 阴离子型 阳离子型 两性离子型
二、非离子型
(一)阴离子型表面活性剂
• 带负电荷的表面活性剂称为阴离子型表面 活性剂。起表面活性作用的是阴离子。 1．肥皂类 又分为碱金属皂、碱土金属皂、 有机胺皂 。一般用在外用制剂中。 2．硫酸化物 有十二烷基硫酸钠（SDS， 又称月桂醇硫酸钠）、十六烷基硫酸钠 主要作为外用软膏的乳化剂。 3．磺酸化物 十二烷基苯磺酸钠、二辛基 琥珀酸磺酸钠 ， 常用的洗涤剂
• 表面张力是物质的特性，其大小与温度和 界面两相物质的性质有关。 • 液-液 • 液-固
液体的铺展
• 液体和液体的接触 • 一滴液体在另一种不相溶的液体表面上，是成为 球状，还是形成薄膜状呢？ • S=σ底-（σ铺+σ底· 铺） • S是铺展系数，σ底是底层液体的表面张力， σ铺是铺展液体的表面张力， σ底· 铺是两液间的界面张力。
表面活性剂的亲水基是聚氧乙烯基， 位于外侧的氧原子与水形成氢键，由于分 子的热运动，开始时溶解度随温度的升高 而增大，当温度高达昙点后，氢键受到破 坏，溶解度急剧下降，出现混浊或沉淀。 有的含有聚氧乙烯基的表面活性剂没有昙 点，如 PluroniC F68 极易溶于水，甚至达 到沸点时也不产生混浊，没有起昙现象。
第一节 概述
• 液滴呈球状，表面光滑，这是由于液体的 表面张力所致。表面张力指使液体紧张的 力，它是收缩的，是物体的表面积最小， 物体处于最稳定状态。 • 我们吹泡泡，是克服液滴的表面张力，使 肥皂泡变大。 • 肥皂泡变大了，表面积就变大了，物体处 于不稳定的状态，所以，肥皂泡越大就越 容易破裂。破裂的肥皂泡，重又回到液滴 的球状，趋于最稳定状态。
二、非离子型
(一)阴离子型表面活性剂
• 带负电荷的表面活性剂称为阴离子型表面 活性剂。起表面活性作用的是阴离子。 1．肥皂类 又分为碱金属皂、碱土金属皂、 有机胺皂 。一般用在外用制剂中。 2．硫酸化物 有十二烷基硫酸钠（SDS， 又称月桂醇硫酸钠）、十六烷基硫酸钠 主要作为外用软膏的乳化剂。 3．磺酸化物 十二烷基苯磺酸钠、二辛基 琥珀酸磺酸钠 ， 常用的洗涤剂
• 表面张力是物质的特性，其大小与温度和 界面两相物质的性质有关。 • 液-液 • 液-固
液体的铺展
• 液体和液体的接触 • 一滴液体在另一种不相溶的液体表面上，是成为 球状，还是形成薄膜状呢？ • S=σ底-（σ铺+σ底· 铺） • S是铺展系数，σ底是底层液体的表面张力， σ铺是铺展液体的表面张力， σ底· 铺是两液间的界面张力。
表面活性剂的亲水基是聚氧乙烯基， 位于外侧的氧原子与水形成氢键，由于分 子的热运动，开始时溶解度随温度的升高 而增大，当温度高达昙点后，氢键受到破 坏，溶解度急剧下降，出现混浊或沉淀。 有的含有聚氧乙烯基的表面活性剂没有昙 点，如 PluroniC F68 极易溶于水，甚至达 到沸点时也不产生混浊，没有起昙现象。
第一节 概述
• 液滴呈球状，表面光滑，这是由于液体的 表面张力所致。表面张力指使液体紧张的 力，它是收缩的，是物体的表面积最小， 物体处于最稳定状态。 • 我们吹泡泡，是克服液滴的表面张力，使 肥皂泡变大。 • 肥皂泡变大了，表面积就变大了，物体处 于不稳定的状态，所以，肥皂泡越大就越 容易破裂。破裂的肥皂泡，重又回到液滴 的球状，趋于最稳定状态。
第二章表面活性剂PPT课件
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亲水亲油平衡值HLB 表面活性剂的应用性能取决于分子中亲水和亲油两部 分的组成和结构，这两部分的亲水和亲油能力的不 同，就使它的应用范围和应用性能有差别。表面活 性剂分子中亲水基与亲油基的之间在大小和力量上 的平衡关系，就称为亲水亲油平衡值，简称HLB值。 HLB,即亲水亲油平衡值,是衡量表面活性剂在溶液中的 性质的一个定量指标,是表明表面活性剂亲水能力的 一个重要参数.
其表面活性好，单酯类产品性能温和，对皮 肤刺激性低，双酯类产品渗透力强，应用领 域广。
MS除大量用于日用化工领域作为发泡剂和清 洁剂外，还在涂料合成、印染工业、医药、 造纸、皮革加工等领域广泛使用。
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2）高级脂肪酸酯磺酸盐 （MES）
MES是用天然油脂制得的一种磺酸盐类表 面活性剂，其合成是以脂肪酸或天然油脂经 过酯化或酯交换制得脂肪酸甲酯或乙酯，再 与一定浓度的SO3磺化后，经NaOH 中和而成。
2）阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂以胺系为主。
3）两性表面活性剂 是指由阳离子和阴离子部分组成的表面活性剂。
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10
4）非离子型表面活性剂
在水中不电离，其亲水基主要是由一定数量的 含氧基团（一般为醚基和羟基）构成。
5）新型和特殊类型表面活性剂 结构性能特殊，类别较多，有氟系列、硅系列、 含硼系列、聚合物等表面活性剂。
R1 常用的氨基酸原料是肌氨酸和蛋白质水解物， 脂肪酰氯则多为月桂酰氯、肉豆蔻酰氯、棕 榈酰氯、硬脂酰氯及油酰氯。著名的产品是 商品名为雷米邦的N-油酰基多缩氨基酸钠， 其去污力和乳化力强，在纺织印染、丝毛加 工业中用作洗净剂和乳化剂等。
生产方法：蛋白质水解得到含多缩氨基酸钙， 加纯碱使钙盐沉淀过滤。油酰氯的制备，油 酸与三氯化磷反应。油酰氯与蛋白质的缩合。
精细化学品化学第二章表面活性剂
+ 甲醇溶剂 加热
RN
C H3 C H3
2C O2
+2 H2O
高级烷基胺与低级卤代烷得反应
C16H33
CH3
N
+ CH3 CXl-
石油醚溶剂
C16H33
CH3
加压 80oC 1h
. CH3
N+ CH3 X CH3
3、6、2、2 含杂原子得季铵盐
1 含氧原子 含酰氨基得 含醚基得
2 含氮原子
特点:就是亲水得季铵阳 离子与烷基疏水基就是 通过酰胺键、酯键、醚 键或硫醚等基团相连接
60-80oC
CH3
C12H25
十二烷基三甲基溴化铵
CH3
醇介质
C16H33 X + N CH3
回流
CH3
C16H33
十六烷基三甲基溴化铵
. CH3
N+ CH3
Br- 溴
X
CH3
. CH3
N+ CH3 X CH3
2 高级烷基叔胺与低级卤代烷得反应
C12H25
CH3
加热
N
+ CH3 CXl-
CH3
加压
氨基酸型 R-NH2CHCHCOOH 甜菜碱型 RN+(CH3)2CH2COO-
非离子表面活性剂
在水中不会解离成离子:
聚乙二醇型(聚氧乙烯型)
多元醇型
R-O(CH2CH2O)nH R-COOCH2C(CH2OH)3
3、3 亲水亲油平衡值 HLB(hydrophile-lipophile balance)
2 可以和所有其她类型得表面活性剂复配 3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小 4 耐水硬性和耐高浓度电解质性 5 良好得生物降解性
表面活性剂第二章
性质：具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、去
污等作用。是合成洗涤剂的主要成分之一。
阴离子表面活性剂
种
名称
典型结构式
缩写
类
烷基硫酸盐 烷基苯硫酸盐
肥皂 α烯基磺酸盐 羟基烷基磺酸盐
R 1-C H (-R 2)-S O 3N a
SA S
R -C 6H 4-S O 3N a， R = C 10~13
亲油基——亲油性原子团。与油接触相互吸引， 与水接触相互排斥。也叫憎水基。
常见有：直链烷基 c: 8～20 -c-c-c-c-c
支链烷基 c: 8～16
＞
烷基苯基
一般可从石油化工或油脂产品中获得。 亲水基——易溶于水或易被水所润湿的原子团。
常见有：羧基 磺酸基 硫酸酯基 醚基 氨基
羟基 磷酸酯基
非离子表面活性剂
聚乙二醇型 R－O（CH2CHH22OO）nHH2O H2O
(脂肪醇聚氧乙烯醚型） 多元醇型 R－COOCH2C－CCHH2O2OHH
CH2OH CH2CH2OH 烷基醇酰胺型 RCON CH2CH2OH 烷基多苷
非离子表面活性剂
名称
典型结构式
烷基聚氧乙烯醚，（烷基聚乙 二醇醚，脂肪醇聚乙二醇醚）
-COO- -SO3-
-OSO3- -O-
-N R′
R′′
-OH –OPO3-
常见表面活性剂表示符号： 亲油基
亲水基
———————
O OO
其它： ——O—— ——O——O—— 如图肥皂——脂肪酸钠的分子结构图
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 COONa
2. 分类
离子型表面活性剂——表面活性剂溶于水时，凡能电离生成 离子的叫离子型表面活性剂。
表面活性剂化学第二章表面活性剂的作用原理
2、2、2 临界胶束浓度(cmc)
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
表面活性剂在水中随着浓度增大,表面上聚集得活性 剂分子形成定向排列得紧密单分子层,多余得分子在体相 内部也三三两两得以憎水基互相靠拢,聚集在一起形成胶 束,这开始形成胶束得最低浓度称为临界胶束浓度。
• 混合复配表面活性剂得HLB计算: HLB=∑(HLBi×qi)
不同HLB值得表 面活性剂得用途
2、3、2、亲油基团得影响
• SA降低表面张力和胶束得生成均就是由于亲油基 得疏水作用产生得,其对SA性质得影响仅次于 HLB、
• 七类亲油基得疏水性大小顺序为:
氟代烃＞硅氧烃基＞脂肪族烷基≥环烷烃基＞脂 肪族烯烃＞脂肪基芳香烃基＞芳香烃基＞含弱亲 水基得烃基
• (7)温度对胶束形成得影响:离子型表面活性剂得 Krafft点
• Krafft:离子型表面活性剂在水溶液中当温度达某 一值时溶解度突然增大,这一温度称为～～。(低 于Krafft点没有增溶作用)
• 浊点:一定浓度得非离子表面活性剂溶液在加热过 程中,表面活性剂突然析出使溶液浑浊得温度点。 (浊点下使用)
！？ 表面活性物质即为表面活性剂
表面张力下降得原因就是什么 ？！
2、2表面活性剂胶束
当表面活性剂浓度增加到一定值后,水表面就是全部被表面活 性剂分子占据,达吸附饱和后,表面张力不再继续降低。其时表面 活性剂在溶液内部采取另一种排列方式,即形成胶束。
• 胶束就是表面活性剂得重要性质,也就是产生增溶、 乳化、洗涤、分散、絮凝等作用得根本原因。
2、泡沫作用(低得表面张力和高强度表面膜得形 成就是形成泡沫得基本条件)
3、分散作用 (降低界面自由能,同时有利于粒子周围双电层得
表面活性剂第2章
3. 环法
图2.9 环法表面张力测定原理示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2019/12/9
10
5. 最大汽泡压力法
2019/12/9
11
优点：该方法与接触角无关，也不需要液体密度数据，测定迅速，
被广泛使用。
2019/12/9
12
2.2 表面活性剂的表面活性
2.2.1 临界胶束浓度 CMC Critical Micelle Concentration
2.自聚：在溶液内部聚集，形成了多种形式的分子有序组合 体如胶团、囊泡、液晶等，表现出来多种功能，其中最基 本的是增溶作用，基于增溶作用，衍生出胶团催化、微乳 状液、间隔化反应介质、微反应器和药物载体等功能。
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常见的界面有： (1) 气-液界面， (2) 气-固界面， (3) 液-液界面， (4) 液-固界面， (5) 固-固界面。
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2.1 表面张力
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由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此 如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积， 就必须克服系统内部分子之间的作用力，对系统做功。
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乳化作用：两种不相溶的液体(油和水)中的一种，以非 常小的粒子均匀地分散到另外一种液体中形成乳状液的过 程。
加溶(增溶)作用：当表面活性剂浓度超过某个浓度后， 使得原来微溶的烷烃的溶解度突然增大，例如图2.19，2硝基二苯胺的溶解度存在突变点。
增溶作用与胶束密切相关。
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2.2.2 表面活性的表征
1. 溶剂表面张力的降低
第二章表面活性剂
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。
第二章表面活性剂
5
(3) 在胶束表面的吸附增溶
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
第二章表面活性剂
6
(4)聚氧乙烯基间的增溶
以聚氧乙烯基为亲水基的 非离子表面活性剂 包裹在胶束外层的长链中
第二章表面活性剂
7
增溶量：100mL已标定的浓度的表面 活性剂溶液中，滴加被增溶物，当达饱 和开始析出时的物质的量（mol）
（2）提高液体的润湿能力
水不能在低能固体表面上铺展。为了改善其润湿 性质，常在水中加入一些表面活性剂来降低其表面 张力，以使水能很好地润湿固体表面。
阴离子型表面活性剂适合作润湿剂，阳离子型表 面活性剂在实际中就很少用作润湿剂。
第二章表面活性剂
19
润湿作用应用
1. 增加润湿作用 2. 降低润湿作用 3. 矿物浮选
第二章表面活性剂
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四、 添加无机电解质的影响 五、 有机添加剂的影响
添加极性物质 添加非极性物质
第二章表面活性剂
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4、 增溶作用的应用
乳液聚合 开采石油 胶片生产 洗涤剂
第二章表面活性剂
12
§2.2.5 润湿和渗透作用
1、概念 润湿：固体表面和液体接触时，以新的固－液 界面替代原有的固－气界面的过程；
搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表 面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。
不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。
第二章表面活性剂
23
§2.2.6 乳化作用
表面活性剂在乳液中的作用
加入表面活性剂，易在两相界面形成稳定的吸 附层，使分散相的不稳定性降低，形成具有一定稳 定性的乳状液；这种使得乳状液得以稳定的作用， 称为乳化作用；
第二章 表面活性剂
LOGO
CH 2 O
聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯丙三醇醚，GP
(C 3 H 6 O ) m CH 2 CH 2 N (C 3 H 6 O ) m (C 2 H 4 O ) n H (C 3 H 6 O ) m (C 2 H 4 O ) n H (C 3 H 6 O ) m (C 2 H 4 O ) n H (C 2 H 4 O ) n H
CH2CH2NH2
O
N
Cl
R1
N
Br
R2 R1
N
Cl
R2
R
喹啉季铵盐
吗啉季铵盐
呱啶季铵盐
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非氮鎓盐型
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[ C12H25 P
] Br
[ C16H33 S
CH3 C2H5
] Br
溴化十六烷基甲基乙基锍 溴化十二烷基三苯基鏻
[ I
] HSO4
联苯碘鎓硫酸氢盐
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第二章
表面活性剂
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§2-1 表面活性剂的结构
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一 表面活性与表面活性剂
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A B C
c↗，γ↗ c↗，γ↘ c↗，γ↘↘
无机盐 极性有机物 表面活性剂
表面活性：某物质能降低溶剂γ的性质称之。
表面活性剂:在低浓度时能显著降低溶剂γ的物质。
3 6
(N CH2CH2) x N
(C3H6O)m (C2H4O) n (C3H6O)p H
(C3H6O) m (C2H4O) n (C3H6O) p H
聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺，AP
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阳离子、两性表面活性剂
种类
阳离子 表面活 性剂
两性离 子表面 活性剂
名称 卤化烷基季铵盐 卤化烷基吡啶 卤化烷氧基羟丙基
季铵盐 卤化烷基铵盐
甜菜碱
典型结构式
R N(CH3)3X
R (C2H5 N)X
R O CH2CH(OH)CH2 N(CH3)3X
R NH2X
R N(CH3)2CH2COO
常见表面活性剂表示符号： 亲油基
亲水基
———————
O OO
其它： ——O—— ——O——O—— 如图肥皂——脂肪酸钠的分子结构图
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 COONa
2. 分类
离子型表面活性剂——表面活性剂溶于水时，凡能电离生成 离子的叫离子型表面活性剂。
非离子型表面活性剂——表面活性剂溶于水时，凡不能电离 生成 离子的叫非离子型表面活性剂。
R 1-C H (-R 2)-S O 3N a
SAS
R -C 6H 4-S O 3N a， R = C 10~13
LAS
R -C H 2-C O O N a， R = C 10~16
R 1-C H 2-C H = C H -(C H 2)n-S O 3N a，
AOS
R 2-C H 2-C H (O H )-(C H 2)m-S O 3N a
第二章 日用化工工艺学的相关基础理论
表面活性剂的分类 表面活性剂的性质 典型表面活性剂的性能、 制备、生产工艺 乳化过程理论
2.1表面活性剂的结构和分类
1. 结构
表面活性剂分子——一般由非极性的亲油基 和极性的亲水基两部分组成，具有既亲水又 亲油的两亲性质。即具有特殊的双亲性结构。
亲油基——亲油性原子团。与油接触相互吸引， 与水接触相互排斥。也叫憎水基。
性质：这类表面活性剂毒性较小，杀菌力强，对皮肤无刺激作用，对环境
污染很小，是将来发展的方向。
（Ⅳ）非离子型表面活性剂
这类表面活性剂溶于水后不解离成离子，因而不带电荷，但同样具有亲
水基和亲油基。
H2O H2O H2O
CH3CH2-----CH2 O（CH2CH2O）nH 溶于水 CH3CH2-----CH2 O（CH2CH2O）nH
S E S ,M ES AEC
APEC
（Ⅱ）阳离子型表面活性
这类表面活性剂溶于水后生成离子，其亲水基团为 带 带有正电荷的原子团。 如：
CH3CH2----CH2
CH3
N－CH3
溶于水
Cl
CH3CH2----CH2
H2O H2O CH3 H2O
N＋－CH3 ＋
H2O H2O Cl－
CH3
CH3
H2OH2O
溶 液通常呈中性或碱性，故一般情况下，阳离子表面活性剂不能与阴 离子表面活性剂配合使用。
(Ⅲ) 两性离子表面活性剂 这类表面活性剂是指由阴、阳两种离子所组成的表面 活性剂。
即：两性离子表面活性剂的亲水基是由带有正电荷和负电荷的两部分有机地 结合起来而构成的。 因此，它在水中同时带有正负电荷呈两性状态。 在酸性溶液中呈阳离子表面活性，在碱性溶液中呈阴离子表面活性， 在中性溶液中呈非离子表面活性。
H2O H2O
伯胺盐 R—NH2·HCl
阳离子表面活性剂
胺盐型阳离子表面活性剂 季胺盐型阳离子表面活性剂
CH3
R—N CH3·Cl CH3
CH3 仲胺盐 R—N·HCl
H
CH3 叔胺盐 R—N·HCl
CH3
性质：工业上直接利用其表面活性的不多，而是利用其派生的性质。 常用作：纤维柔软剂、抗静电剂、矿物浮选剂、杀菌剂等。 注意：阳离子表面活性剂的水溶液通常呈酸性，阴离子表面活性剂的水
物与脂肪酸酯化物）
RCOO-(CH2CH2O)nH
C11H23COOC6H11O4, (失水山梨醇单月桂酸酯)
烷基多苷
缩写 AEO APEO FAA FEP
APG
高分子表面活性剂
种类
高分子表 面活性剂
名称 聚乙烯醇 聚丙烯酸 部分水解聚丙烯酰胺 阳离子多糖衍生物 阴离子多糖衍生物 海藻酸钠 水溶性蛋白质
非离子表面活性剂
聚乙二醇型 R－O（CH2CHH22OO）nHH2O H2O
(脂肪醇聚氧乙烯醚型） 多元醇型 R－COOCH2C－CCHH2O2OHH
CH2OH CH2CH2OH 烷基醇酰胺型 RCON CH2CH2OH 烷基多苷
非离子表面活性剂
名称
典型结构式
烷基聚氧乙烯醚，（烷基聚乙 二醇醚，脂肪醇聚乙二醇醚）
FA S
FES, AES
活 性 剂 α磺基脂肪酸甲酯
醇醚羧酸盐 壬基酚聚氧乙烯醚
羧酸盐
R 1= H ， n=1-4
R -C H -(SO 3N a)-C O O C H 3 R = C 14~16
R -O -(C H 2C H 2O )n-C H 2C O O N a C 9H 19-C 6H 4-O -(C H 2C H 2O )nC H 2C O O N a
常见有：直链烷基 c: 8～20 -c-c-c-c-c
支链烷基 c: 8～16
＞
烷基苯基
一般可从石油化工或油脂产品中获得。 亲水基——易溶于水或易被水所润湿的原子团。
常见有：羧基 磺酸基 硫酸酯基 醚基 氨基
羟基 磷酸酯基ຫໍສະໝຸດ -COO- -SO3--OSO3- -O-
-N R′
R′′
-OH –OPO3-
具体：
阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 两性表面活性剂 非离子表面活性剂 低聚表面活性剂 特殊表面活性剂 生物表面活性剂
（Ⅰ）阴离子型表面活性剂
这类表面活性剂溶于水后生成离子，其亲水基 团为带有负电荷的原子团。
阴离子表面活性剂
种
名称
典型结构式
缩写
类
烷基硫酸盐 烷基苯硫酸盐
肥皂 α烯基磺酸盐 羟基烷基磺酸盐
阴
R 1= C 8~12， n = 1-3； R 2= C 7~13， n= 1 -3
离
脂肪醇硫酸盐
子 脂肪醇醚硫酸盐，
表
烷基醚硫酸盐
面
R -C H 2-O -S O 3N a， R = C 11~17 R 1(R 2)-C H -C H 2-O -(C H 2C H 2O )n-
S O 3N a，
R-O-(CH2CH2O)nH
烷基酚聚氧乙烯醚
聚氧乙烯烷醇酰胺
烷基聚氧乙烯、聚氧丙烯嵌段 聚合物
R-C6H4-O-(CH2CH2O)nH RCONH(C2H4O)nH，
RCON(C2H4O)n(C2H4O)mH， RCONHC2H4OH
RO(C3H6O)m(C2H4O)nH
脂肪酸聚氧乙烯酯 多羟基表面活性剂，（多羟基