第3章表面活性剂功能与应用
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• 增溶了一种极性有机物后，会使表面活性剂对另一种极性有 机物的增溶程度降低
3.1.4 增溶作用的应用
• 乳液聚合：聚合反应在胶束中进行 • 石油开采：“驱油”以提高开采率（二次采油和三次
采油） • 胶片生产：去除斑点 • 洗涤
3.2 乳化与破乳作用
• 乳状液：指一种或多种液体以液珠形式分散在与它不相混 溶的液体中构成的分散体系，由于体系呈现乳白色而被称 为乳状液
一相是与水不互溶的有机相，故乳液的两相也分别被称为 水相和油相。
表 3-1 液滴大小对分散体系外观的影响
液滴 大小
大滴
＞1μm
0.1～1μm 0.05～0.1μm ＜0.05μm
外观 可分辩的两相 白色乳状液 蓝白色乳状液 灰色半透明液 透明液
3.2.1 乳状液的类型及形成
3.2.1.1 乳状液的类型和鉴别
（1）稀释法：利用乳状液能够与其外相液体混溶的特点，以 水或油性液体稀释乳状液便可确定其类型。
（2）染料法：将少量水溶性染料加入乳状液中，若整体被染 上颜色，表明乳状液是O/W型；若只有分散的液滴带色， 表明乳液是W/O型。
（3）电导法：O/W型乳状液的导电性好，W/O型乳状液导电性 差，测定分散体系的导电性即可判断乳状液的类型。
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。
图 3-3 烷烃和烷基芳烃在月桂 酸钾溶液（15％）中的增溶量
• 烷烃的氢原子被羟基、氨基等极性基团取代后，其被表 面活性剂增溶的程度明显增加
3.1.3 增溶作用的主要影响因素
3.1.3.1 表面活性剂的化学结构
（1）具有相同亲油基的表面活性剂，对烃类及极性有机物 的增溶作用大小顺序一般为： 非离子型＞阳离子型＞阴离子型。
（2）胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大。 （3）亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直
链的小。
（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。
（4）滤纸润湿法：将一滴乳状液滴于滤纸上，若液体迅速铺 展，在中心留下油滴，则表明该乳状液为O/W型；若不能 铺展，则该乳状液为W/O型。
3.1.2 增溶作用的方式
1. 非极性分子在胶束内核的增溶
– 饱和脂肪烃、环烷烃等不易极化的非极 性有机化合物
– 增溶后胶束体积变大
2. 在表面活性剂分子间的增溶
图3-2(a) 胶束内核的增溶方式
– 分子结构与表面活性剂相似的极性有机 化合物，如长链的醇、胺、脂肪酸和极 性染料等两亲分子
– 增溶于胶束的“栅栏”之间 ，增溶后 胶束并不变大
- 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
- 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。
图 3-2(d) 聚氧乙烯链间的增溶
在表面活性剂溶液中四种形式的胶束增溶作用对被 增溶物的增溶量大小顺序如下：
（4）＞（2）＞（1）＞（3）
图 3-5 氯化钠对偶氮苯增溶作用的影响
3.1.3.5 有机物添加剂的影响
• 添加烃类等非极性化合物，会使其增溶于活性剂胶束内部， 使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束的“栅栏”中，即 提高了极性有机物的增溶程度
• 添加极性有机物后，增溶于胶束的“栅栏”中，使非极性碳 氢化合物增溶的空间变大，增溶量增加
图 3-2(b) 表面活性剂分子间的 增溶方式
3. 在胶束表面的吸附增溶
- 苯二甲酸二甲酯等既不溶于水、也不 溶于油的小分子极性有机化合物和一 些高分子物质、甘油、蔗糖以及某些 染料
- 这些化合物被吸附于胶束表面区域或 是分子“栅栏” 靠近胶束表面的区域
图 3-2(c) 胶束表面的吸附增溶
4. 聚氧乙烯链间的增溶
• 乳化：形成乳状液的过程 • 内相和外相：在乳状液体系中，以液珠形式存在的一相称
为内相，另一相连成一片，叫做外相
• 连续性和不连续相：外相也叫做连续相，内相由于其不连 续性又称为不连续相。
• 分散相和分散介质：内相也称分散相，外相也称分散介质 • 水相和油相：由于大部分乳状液有一相是水或水溶液，另
图 3-4 正庚烷和正庚醇在十四酸钾溶液中的增溶作用
3.1.3.3 温度的影响
温度对增溶作用的影响，随表面活性剂类型和被增溶 物结构的不同而不同。多数情况下，温度升高，增溶作 用加大。 3.1.3.4 添加无机电解质的影响
3.1.3.4 添加无机电解质的影响
在离子型表面活性剂溶液 中添加少量无机电解质，可增 加烃类化合物的增溶程度，但 却使极性有机物的增溶程度减 少。
1. 乳状液的类型通常有以下三种： （1）水包油型（O/W）：内相为油，外相为水，如人乳、牛
奶等。 （2）油包水型（W/O）：内相为水，外相为油，如原油、油
性化妆品等。 （3）套圈型：由水相和油相一层一层交替分散形成的乳状
液，主要有油包水再包油（O/W/O）和水包油再包水 （W/O/W）两种形式。
2. 乳状液类型的鉴别
第 3 章 表面活性剂的功能与应用
3.1 增溶作用 3.2 乳化与破乳作用 3.3 润湿功能 3.4 起泡和消泡作用 3.5 洗涤和去污作用 3.6 分散和絮凝作用 3.7 表面活性剂的其它功能
3.1 增溶作用
3.1.1 增溶作用的定义和特点 3.1.2 增溶作用的方式 3.1.3 增溶作用的主要影响因素 3.1.4 增溶作用的应用
3.1.1 增溶作用的定义和特点
1. 定义：由于表面活性剂胶 束的存在，使得在溶剂中 难溶乃至不溶的物质溶解 度显著增加的现象
2. 基础: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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ物 溶解得越多，增溶量越大
图 3-1 2-硝基二苯胺在月桂酸钾水 溶液中的溶解度
3. 特点 –自发进行的过程：使被增溶物的化学势降低，体系 更加稳定 –以分子团簇分散在表面活性剂的溶液中：增溶后溶 液的沸点、凝固点和渗透压等没有明显改变，说明 溶质并非以分子或离子形式存在 –与使用混合溶剂提高溶解度不同：表面活性剂的用 量很少，没有改变溶剂的性质 –与乳化作用不同：增溶后没有两相界面存在，属热 力学稳定体系
3.1.4 增溶作用的应用
• 乳液聚合：聚合反应在胶束中进行 • 石油开采：“驱油”以提高开采率（二次采油和三次
采油） • 胶片生产：去除斑点 • 洗涤
3.2 乳化与破乳作用
• 乳状液：指一种或多种液体以液珠形式分散在与它不相混 溶的液体中构成的分散体系，由于体系呈现乳白色而被称 为乳状液
一相是与水不互溶的有机相，故乳液的两相也分别被称为 水相和油相。
表 3-1 液滴大小对分散体系外观的影响
液滴 大小
大滴
＞1μm
0.1～1μm 0.05～0.1μm ＜0.05μm
外观 可分辩的两相 白色乳状液 蓝白色乳状液 灰色半透明液 透明液
3.2.1 乳状液的类型及形成
3.2.1.1 乳状液的类型和鉴别
（1）稀释法：利用乳状液能够与其外相液体混溶的特点，以 水或油性液体稀释乳状液便可确定其类型。
（2）染料法：将少量水溶性染料加入乳状液中，若整体被染 上颜色，表明乳状液是O/W型；若只有分散的液滴带色， 表明乳液是W/O型。
（3）电导法：O/W型乳状液的导电性好，W/O型乳状液导电性 差，测定分散体系的导电性即可判断乳状液的类型。
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。
图 3-3 烷烃和烷基芳烃在月桂 酸钾溶液（15％）中的增溶量
• 烷烃的氢原子被羟基、氨基等极性基团取代后，其被表 面活性剂增溶的程度明显增加
3.1.3 增溶作用的主要影响因素
3.1.3.1 表面活性剂的化学结构
（1）具有相同亲油基的表面活性剂，对烃类及极性有机物 的增溶作用大小顺序一般为： 非离子型＞阳离子型＞阴离子型。
（2）胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大。 （3）亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直
链的小。
（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。
（4）滤纸润湿法：将一滴乳状液滴于滤纸上，若液体迅速铺 展，在中心留下油滴，则表明该乳状液为O/W型；若不能 铺展，则该乳状液为W/O型。
3.1.2 增溶作用的方式
1. 非极性分子在胶束内核的增溶
– 饱和脂肪烃、环烷烃等不易极化的非极 性有机化合物
– 增溶后胶束体积变大
2. 在表面活性剂分子间的增溶
图3-2(a) 胶束内核的增溶方式
– 分子结构与表面活性剂相似的极性有机 化合物，如长链的醇、胺、脂肪酸和极 性染料等两亲分子
– 增溶于胶束的“栅栏”之间 ，增溶后 胶束并不变大
- 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
- 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。
图 3-2(d) 聚氧乙烯链间的增溶
在表面活性剂溶液中四种形式的胶束增溶作用对被 增溶物的增溶量大小顺序如下：
（4）＞（2）＞（1）＞（3）
图 3-5 氯化钠对偶氮苯增溶作用的影响
3.1.3.5 有机物添加剂的影响
• 添加烃类等非极性化合物，会使其增溶于活性剂胶束内部， 使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束的“栅栏”中，即 提高了极性有机物的增溶程度
• 添加极性有机物后，增溶于胶束的“栅栏”中，使非极性碳 氢化合物增溶的空间变大，增溶量增加
图 3-2(b) 表面活性剂分子间的 增溶方式
3. 在胶束表面的吸附增溶
- 苯二甲酸二甲酯等既不溶于水、也不 溶于油的小分子极性有机化合物和一 些高分子物质、甘油、蔗糖以及某些 染料
- 这些化合物被吸附于胶束表面区域或 是分子“栅栏” 靠近胶束表面的区域
图 3-2(c) 胶束表面的吸附增溶
4. 聚氧乙烯链间的增溶
• 乳化：形成乳状液的过程 • 内相和外相：在乳状液体系中，以液珠形式存在的一相称
为内相，另一相连成一片，叫做外相
• 连续性和不连续相：外相也叫做连续相，内相由于其不连 续性又称为不连续相。
• 分散相和分散介质：内相也称分散相，外相也称分散介质 • 水相和油相：由于大部分乳状液有一相是水或水溶液，另
图 3-4 正庚烷和正庚醇在十四酸钾溶液中的增溶作用
3.1.3.3 温度的影响
温度对增溶作用的影响，随表面活性剂类型和被增溶 物结构的不同而不同。多数情况下，温度升高，增溶作 用加大。 3.1.3.4 添加无机电解质的影响
3.1.3.4 添加无机电解质的影响
在离子型表面活性剂溶液 中添加少量无机电解质，可增 加烃类化合物的增溶程度，但 却使极性有机物的增溶程度减 少。
1. 乳状液的类型通常有以下三种： （1）水包油型（O/W）：内相为油，外相为水，如人乳、牛
奶等。 （2）油包水型（W/O）：内相为水，外相为油，如原油、油
性化妆品等。 （3）套圈型：由水相和油相一层一层交替分散形成的乳状
液，主要有油包水再包油（O/W/O）和水包油再包水 （W/O/W）两种形式。
2. 乳状液类型的鉴别
第 3 章 表面活性剂的功能与应用
3.1 增溶作用 3.2 乳化与破乳作用 3.3 润湿功能 3.4 起泡和消泡作用 3.5 洗涤和去污作用 3.6 分散和絮凝作用 3.7 表面活性剂的其它功能
3.1 增溶作用
3.1.1 增溶作用的定义和特点 3.1.2 增溶作用的方式 3.1.3 增溶作用的主要影响因素 3.1.4 增溶作用的应用
3.1.1 增溶作用的定义和特点
1. 定义：由于表面活性剂胶 束的存在，使得在溶剂中 难溶乃至不溶的物质溶解 度显著增加的现象
2. 基础: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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ物 溶解得越多，增溶量越大
图 3-1 2-硝基二苯胺在月桂酸钾水 溶液中的溶解度
3. 特点 –自发进行的过程：使被增溶物的化学势降低，体系 更加稳定 –以分子团簇分散在表面活性剂的溶液中：增溶后溶 液的沸点、凝固点和渗透压等没有明显改变，说明 溶质并非以分子或离子形式存在 –与使用混合溶剂提高溶解度不同：表面活性剂的用 量很少，没有改变溶剂的性质 –与乳化作用不同：增溶后没有两相界面存在，属热 力学稳定体系