《日用化学品制造原理与技术》第一章思考题

《日用化学品制造原理与技术》第一章思考题

1.什么是表面活性物质?什么是表面活性剂？

答：表面活性物质：具有能使溶剂表面张力降低的性质的物质。

表面活性剂：凡是能够使体系的表面状态发生明显变化的物质都称为表面活性剂。

2.什么是表面张力？它的单位如何表示？液体的表面张力是怎样产生的？

答：表面张力是指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力。

单位：mN/m

产生原因：由于液体分子之间的引力大于液体分子与表面外分子的引力，而造成的分子聚拢效应。

3.什么是cmc？为什么说cmc是表面活性剂的一个重要特性值？

答：Cmc：临界胶束浓度是表面活性剂的一个重要参数，它是指表面活性剂分子或离子在溶液中开始形成胶束的最低浓度。

达到cmc后即有胶束形成，胶束中的表面活性剂分子可随时补充表面分子膜中分子的损失，从而使表面活性得以充分发挥。

4.什么是Krafft点？

答：在较低温度下，表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升而升高缓慢，但到某一温度后，表面活性剂在水中的溶解度随温度上升而迅速上升。该溶解度突变所对应的温度称为Krafft点。

5.增溶的方式有哪几种？有机物在表面活性剂中的增溶与在有机溶剂中的溶解有什么区别？

答：增溶是由于胶束的存在而使物质溶解度增加的现象，这些物质或溶入胶束的亲油基中间，或插于胶束的分子之间，或黏附于胶束的亲水基上，从而使溶解度大增。

表面活性剂增溶是利用离子型表面活性剂达到其cmc点（临界胶束浓度）后增加对于溶质的溶解度完成的。与溶剂溶解溶质的理论不一样，有机溶剂对于溶质的溶解只受到温度的影响。

6.什么叫做接触角？接触角的大小与洗涤之间有什么关系？

答：接触角：指气、液、固三相交处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ。

当θ>90°时，在洗液中按照水力动力学的规律，由流动而产生的相对密度差产生了浮力，油滴除去时θ几乎保持一定，油在被洗物上附着的面积逐渐变小。

但是在亲油性的被洗物表面上的油性污垢，平衡接触角θ<90°，由于水的力学作用，油滴被拉长，接触角变小，并破碎，大部分油被除去，接触角θ范围内的小油滴残留在织物上，从卷缩原理上看，油污的除去并不完全。

7.什么是表面活性剂的HLB值和PIT值？两者对衡量表面活性剂的性能有何缺点？

答：HLB值：表面活性剂的亲水亲油平衡值--HLB反映的是表面活性剂分子中的两种结构基（亲水基，亲油基）的大小和力量平衡后的相互关系。

HLB值虽然能反映出表面活性剂的亲水，亲油情况，但是存在3个缺点：

❶它没有考虑到油与水溶液本身的性能，换句话说，对任何体系其HLB值是相同的。

❷它没有考虑表面活性剂浓度的影响，而事实上表面活性剂浓度变化会影响到HLB值。

❸它没有考虑到温度以及各相体积的影响，特别是非离子表面活性剂，它在水中溶解是靠氧乙烯链中氧原子与水中氢原子产生氢键起作用，当温度升高就会减弱这一氢键从而逐渐降低其亲水性，即改变其HLB值。

HIP值：在低温下可以形成O/W型乳状液的非离子表面活性剂随着温度升高，溶解度减少，HLB值下降，最后到达某一温度而使乳状液从原来的O/W型转变成W/O型。这一温度称为相转变温度PIT。

影响PIT的因素很多。简单归纳如下：

❶表面活性剂的结构和浓度对PIT的影响对于非离子表面活性剂

C9H19C6H4O(C2H4O)n H，n的大小及其含量的不同对十六烷烃-水组成的体系的PIT均有影响。一般地，n值越大，其亲水性能超强，因而需要更高的温度才能降低其溶解度，使乳液发生转型，即PIT值高；表面活性剂含量越大，PIT越小，而且，n值越小，PIT下降越快，但到含量超过3%-5%时，PIT变化不大。

❷无机盐种类和含量对PIT的影响在庚烷-水-C9H19C6H4O(C2H4O)9H组成的体系中，盐的加入类似于同离子效应的作用，使其溶解度降低，因而PIT下降，且不同盐下降程度不同。

❸油的种类对PIT的影响长链脂肪烃能PIT，而短链的芳香烃降低PIT。并且，加入极性小的添加物能使混合油极性减小，PIT增大；相反，加入极性大的添加物会使混合物极性加大，PIT减少。总之。油相极性越低，PIT越大。

8.阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂的结构特性是什么？请举例说明它们的性质与用途。

答：阴离子表面活性剂：阴离子表面活性剂溶于水中时，分子电离后亲水基为阴离子基团。

阳离子表面活性剂：阳离子表面活性剂溶于水中时，分子电离后亲水基为阳离子基团。

非离子表面活性剂：非离子表面活性剂在水溶液中不电离。其分子结构中的亲油性基团与离子型表面活性剂大致相似，但亲水基团是分子中的羟基和醚基。

两性离子表面活性剂：两性离子表面活性剂分子中既有正电荷的基团，又有负电荷的基团，带正电荷的基团常为含氮基团，带负电荷的基团是羟基或磺酸基。

9.电解质对表面活性剂的性能有何影响？

答：电解质对表面活性剂性质的影响较大，对两性表面活性剂的影响次之，对非离子型表面活性剂的影响较小。

❶电解质和离子型表面活性剂的复配一般来说，在阴离子表面活性剂中加入无机盐（即电解质）往往使溶液的表面活性提高，cmc下降。

❷电解质和非离子型表面活性剂的复配电解质对非离子表面活性剂的影响较弱，只有在高浓度下才表现出来，且影响规律复杂，主要是通过对疏水基的“盐溶”“盐析”的作用使临界胶束浓度变化，而不是对亲水基的作用

10.为什么常用低分子醇作为表面活性剂的增溶剂？

答：低分子醇在浓度低时对于表面活性剂的表面活性产生增效作用，而在高浓度时随浓度的增大使cmc增设，使表面活性剂的溶解度增大。另外，低分子醇的浓度增加时，溶液介电常数减小，胶团离子关之间的斥力则增加，不利于胶团的形成，致使cmc增高。