第二章表面活性剂案例
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2 第二章 表面活性剂
甘油三酯的结构示意图
磷脂的内盐部分具有亲水性，脂肪酸长链烃基部分 具有疏水性，因此磷脂是天然的表面活性剂，它在 生物体内能使油脂乳化，有助于油脂的运输、消化 和吸收。
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表面活性剂一词来自英文Surfactant。
它实际上是短语Surface（表面） Active（活性） Agent（添加剂）的缩合词。
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（a）
（b）
亲水基团
疏水基团
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表面活性剂分子
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1 消毒杀菌 2 腈纶匀染剂 3 抗静电剂 4 矿物浮选剂 5 相转移催化剂 6 织物柔软剂 7 分散剂
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食品加工 印染 金属加工 电镀 采矿 采油
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油 水
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水包油型(O/W) 强烈振荡
油包水型(W/O)
天然乳化液 人工乳化液
牛奶 椰奶
油包水（W/O）型 水包油（O/W）型 多重型（W/O/W）型
奶油 乳 冰淇淋
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乳状液类型的鉴别：
稀释法： 水包油型乳状液能与水混溶；油包水型乳状液
能与油混溶。 电导法：
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这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表 面活性剂叫做湿润剂
润湿方面的应用
1 矿物的泡沫浮选 2 金属的防锈、缓蚀 3 织物的防水、防油处理 4 农药中的应用
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矿物泡沫浮选
浮游选矿的原理图
选择合适的捕集剂，使 它的亲水基团只吸在矿砂 的表面，憎水基朝向水。
当矿砂表面有5%被 捕集剂覆盖时，就使表 面产生憎水性，它会附 在气泡上一起升到液面， 便于收集。
表面活性剂PPT课件
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14完全不润湿不能源自湿能润湿完全润湿2021/3/7
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二、表面活性剂
（一）表面活性剂的含义 表面活性剂：
能使液体表面张力显著降低的物质。
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表面活性剂分子结构的特点：
①它们大都是长链的有机化合物，烃链长 度一般不少于8个碳原子；
二、非离子表面活性剂
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(一)阴离子型表面活性剂：
带负电荷。起表面活性作用的是阴离子。
1．肥皂类 为高级脂肪酸盐，通式为 (RCOO—)n M n+，良好的乳化能力，一般 用在外用制剂中。
2．硫酸化物 系硫酸化油和高级脂肪醇硫 酸酯类，通式为R·O·SO3－M+。有较强的 乳化能力。对粘膜有刺激性，主要作为外 用软膏的乳化剂。
W=σ×△A W为所做的功，或称 增加的表面自由能 σ为表面张力； △A为增加的表面积。
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(四)液体的铺展
铺展是指一滴液体能在另—种不相溶的液体表面 上自动形成—层薄膜的现象。
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铺展系数与界面张力有如下的关系： S=σ底-（σ铺+σ底·铺）
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(三)表面活性剂在固体表面的吸附
• 表面活性剂溶液与固体接触时，其分子 很容易在固体表面产生吸附，使固体表 面状态和性质发生改变。
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第二节 表面活性剂的分类
一、离子型表面活性剂 (一)阴离子表面活性剂 (二)阳离子表面活性剂 (三)两性离子表面活性剂
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
表面活性剂化学(第2章
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21
2.3.3 临界胶束浓度
(1) 临界胶束浓度的定义
表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增 加而急剧地降低，但是当浓度增加到一定值后， 表面张力随溶液浓度的增加而变化不大，此时表 面活性剂从分子或离子分散状态缔合成稳定的胶 束，从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率 等各种性能发生明显的突变，这个开始形成胶束 的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。
表面活性剂由两部分构成：
疏水基团
非极性碳氢链、硅烷基、硅氧烷基、或碳氟链构成。
亲水基团
极性基团构成。
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17
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2.3 表面活性剂胶束
2.3.1 胶束的形成
当表面活性剂在溶液表面的吸附达到饱和 后，它们便在溶液内部由分子或离子分散 状态缔合成由数个乃至数百个离子或分子 所组成的稳定胶束，此时将不能在显著地 增加溶液单个分子或离子的浓度。
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特劳贝规则
对低浓度直链烷基酸的水溶液，每增加一个亚甲基， 表面张力降低值π与溶液的浓度c的比值(π/c)就增加为 原来的3倍。
π=γ0-γ
γ0－水的表面张力；
γ－添加表面活性剂后，溶液的表面张力；
π－添加表面活性剂后，溶液表面张力的降低值。
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2.2.5 表面活性剂的结构特点
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(c) 增溶作用法
当表面活性剂溶液的浓度 超过一定值时，烃类或不 溶性染料在该溶液中的溶 解度急剧增加，这一浓度 即为临界胶束浓度。
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(d) 染料法
配制浓度高于临界胶束浓度的表面活性剂溶液， 并向其中加入很少量的染料，呈现出增溶于胶 束的颜色。然后用水稀释此溶液直至溶液颜色 发生显著的变化，此时表面活性剂的浓度即为 临界胶束浓度。一般要求染料离子与表面活性 剂离子的电荷相反。
第二章表面活性剂PPT课件
-
6
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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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。
第二章 表面活性剂
⑴ 有机酸盐
① 羧酸盐（-COOM），如快速浸水剂（环烷酸
钠）：
CH2 CH2 (CH2)n COONa H2C
CH2 CH2
② 磺酸盐（-SO3M），如洗衣粉的主要成分（活 性成分）十二烷基苯磺酸钠；
③ 硫酸酯盐（-OSO3M）如硫酸化蓖麻油； ④ 磷酸酯盐（-OPO3M），如磷酸化油。（M为碱 金属、碱土金属及其它金属，NH4+ 等）
分散相：以液珠形式存在的相（或内相、不连续相）。 分散介质：连续成一片的另一相（或外相、连续相）。
乳液是热力学不稳定体系（形成乳液时，两液体的界 面增大） 常见的乳液： 水包油型乳液，以O/W表示； 油包水型乳液，以W/O表示。 辨别乳液类型：电导O/W >W/O 在制革中普遍应用的是O/W型乳液。
影响乳液稳定性的因素
界面张力 油-水界面膜的形成
界面膜中S.排列越紧密，界面膜的强度越强， 乳液的稳定性越好。脂肪醇、脂肪酸及脂肪胺 等极性有机物可增加界面膜的紧密度和强度。 界面电荷的影响 使液滴接近时相互排斥，阻止了液滴的聚结 乳液稳定。
影响乳液稳定性的因素
粘 度 分散介质的粘度越大，则分散相液珠运动的速 度越慢，有利于乳液的稳定。
表面活性剂
阴 离 子
阳 离 子
两 性
非 离 子
高 分 子
特 种
型
型
型
型
型
提纲
1
概
述
2 表面活性剂的结构与分类 3 表面活性剂的性能与作用
4 表面活性剂在皮革工业中的应用 5 皮革用表面活性剂的发展趋势
表面活性剂的性能与作用
稀的水溶液中的性能 加溶作用 润湿与渗透作用 乳化作用 发泡与消泡作用 洗涤与去污作用 匀染与固色作用 其它作用
第2章 表面活性剂
第二章 表面活性剂
2、表面自由能
➢ 表面自由能的概念
➢ 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。
如图2-3的体系中，如果增加一个无限
小的力于滑动边，使其向下移动dx的距
离，对体系所做的可逆功为：
W F d x 2 ld x d A
O
疏水基
亲水基
烷基硫酸盐表面活性剂两亲分子示意图
第二章 表面活性剂
烷烃基 烷基苯基 烷基酚基 脂肪醇基 脂肪酰胺基 脂肪酸酯基
烷基萘
主要的亲水和疏水基团
疏水基 R— R—C6H4— R—C6H4O— R—O— RCONH— RCOOCH2—
R
羧酸盐 磺酸盐 硫酸盐 磷酸酯盐 胺盐 季铵盐
甜菜碱
亲水基 —COO— —SO3— —OSO3— —P(O)O2— —NH3+ —N+(CH3)3
—N+(CH3)2CH2COO-
聚氧丙烯基
有机硅类 碳氟链
CH3 CHCH2O n
硅烷、聚硅氧烷 CF3(CF2)n—
氨基酸
聚氧乙烯 多元醇
—NH(CH2)2COOH
(CH2CH2O)n —OH
第二章 表面活性剂
2、表面活性剂的分类
➢ 一般表面活性剂的分类以亲水基的结构性质为依据，以
表面活性剂在水中能否电离出离子或电离出何种离子进
第二章 表面活性剂
3、弯曲液面附加压力 ➢ 弯曲界面内外两侧的压力有所不相同，存在压力差。由
于表面张力的方向是切于表面并垂直于作用线上，向着 缩小表面的方向，这样使得液体表面产生向着液体内部 的附加压力△p，如图2-4所示。
第2章_表面活性剂的作用原理ppt课件
HLB的计算和测定是阅历性的，但有时 有一定规律。
石油＝0,油酸＝1,油酸钾＝20,十二烷基 硫酸钠＝40.其它：经过乳化实验对比乳 化效果，分别排于 1-40之间
2.作用
〔1〕 HLB可作为选择和运用外表活性 剂的一个定量目的
〔2〕根据外表活性剂的HLB值，也可 以推断某种外表活性剂可以顺应何种 用途，或用于设计合成新的外表活性 剂的计算目的。
实践上是溶解到了胶束当中。
5.催化作用：外表活性剂胶束的直径多 为3-5纳米，与酶类似，可起到催化剂 的作用。
外表活性剂运用实例
增溶、乳化、分散 发泡与消泡 水泥减水剂 粉体资料的外表改性
第三节 外表活性剂构造与性能的关系
外表活性剂的化学构造〔亲水基种类、 亲油基种类、亲水性〔HLB〕、分子 形状、分子量〕决议其性质，而性质 决议其运用。
二、外表活性与外表活性剂
纯液体的外表张力在恒温恒压下是定值， 而溶液的外表张力那么随溶液的组成 不同而不同。经过实验人们发现，各 种物质的水溶液的外表张力与浓度的 关系主要有以下三种情况：
γ
1
2
3
CMC C Critical micelle
1.稍有上升，co无nce机ntr盐ati〔on 氯化钠、硫酸钠〕及多羟基 有机物〔蔗糖、甘露醇〕
三、亲水基团的影响
外表活性剂的亲水基团会影响其溶解度， 从而影响构成胶束的难易。溶解度越大， 临界胶束浓度越高。溶解度越小，临界 胶束浓度越小。故亲水基团会对外表活 性剂的外表活性产生影响。
亲水基亲水性大小顺序
SO3Na (磺酸基)- 、SO4Na〔硫酸 基〕、-N+〔季铵阳离子〕 〉-PO4Na、-COONa(磷酸基、羧酸基) >-O-、-OH〔醚键、羟基〕
第二章 表面活性剂的作用原理课件
也是增加单位表面积时所必须对系统做的功，单位
J/m2
Chapter Two
10
表面张力
从力的角度：作用于表面单位长度边
缘的力； 从能量角度：单位表面的表面自由能
Chapter Two
11
表面张力测定方法
滴重法：精确简便 毛细管上升法：精确度高，最常用 环法 吊片法 最大气泡压力法 滴外形法：表面吸附速率很慢的溶液
第二章 表面活性剂的作用原理
Chapter Two
1
基本内容
2.1 2.2 2.3
表面张力与表面活性 表面活性剂胶束 表面活性剂结构与性能的关系
Chapter Two
2
2.1 表面张力与表面活性
当任意两相接触时，两相之间是一个具 有相当厚度的过渡区，这一过渡区通常 称之为界面。
若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 但由于历史的原因, 这两个概念常常混用。
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胶束的结构
胶束的基本结构分为两部分：内核和外层， 在水溶液中，胶团的内核由彼此结合的疏 水基构成，形成胶团水溶液中的非极性微 区。胶团内核与溶液间为水化的表面活性 剂极性基构成的外层。
a.离子型表面活性剂胶束； b.非离子型表面活性剂胶束 Chapter Two
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胶束的结构
对离子型表面活性剂， 胶束内核由疏水的碳氢 链构成，双电层最内层 不仅包含极性头，还固 定一部分与极性头结合 的反离子和不足以铺满 一单分子层的水化层； 离子胶束有一反离子扩 散层，即双电层外围的 扩散层部分。
0 -纯溶剂的表面张力；
cmc -溶液在cmc时的表面张力。
34
Chapter Two
34
第二章 表面活讲义性剂(1)
四、表面活性剂的主要物理作用 :
表面活性剂的作用性能有：洗涤、润湿、乳化渗透、 分散、柔软、平滑、防水、防蚀，抗静电，杀菌和 消毒等 上述性能可加工成如下助剂：
洗涤剂、洗净剂、起泡剂、消泡剂、乳化剂、分散 剂、破乳剂、增溶剂、上光剂、消光剂、平滑剂、 止滑剂、柔软剂、固色剂、缓染剂、防水剂、阻燃 剂、抗静电剂、浮选剂、防锈剂、防蚀剂、杀菌剂 应用的工业部门有 : 纺织纤维工业、金属及机械工业、纸及纸浆工业医 药、香料和化妆品工业乳胶、涂料和颜料工业、农 药工业、皮革工业、食品工业、矿产工业、建筑工 业、油墨工业
• HLB表示表面活性剂的亲水亲油性 • HLB的计算和测定是经验性的，但有时有
一定规律。
– 石油＝0,油酸＝1,油酸钾＝20,十二烷基 硫酸钠＝40.其它：通过乳化实验对比乳 化效果，分别介于 1-40之间
HLB的表示方法 1.以符号表示： 最强亲水性：HH 强： H 中等：N 亲油性：L 最强亲油性：LL 2. 以数值表示： 亲水性最强：40
HLB与用途形态的关系
胶束与胶束量
• 胶束量＝表面活性剂分子量＊缔合度
溶解性与温度的关系
• 临界溶解温度（克拉夫特点），相当 于水和固体表面活性剂的溶点。此时 溶解度突然增大。它是离子型表面活 性剂的特性常数；
• 浊点—聚乙二醇型表面活性剂（氢 键）:非离子型表面活性剂加热到一定 温度,溶液浑浊,冷却后透明的温度.
表面活性 改变表面张力的性能称为表面活性
2.2 表面活性剂的基本性质和物理作用 一、表面活性剂的分子结构及表示法
• 具有两亲性结构的有机化合物(如：R-COONa)
亲 油 基
亲水基
亲 油 基
亲水基亲 油 基亲 油Fra bibliotek基亲水基
第二、三章 溶液的表面张力-表面吸附-表面活性剂 (2)
34
表面活性剂效率和有效值
表面活性剂效率 使水的表面张力明显降低所需要的表面活性 剂的浓度。显然，所需浓度愈低，表面活性剂的 性能愈好。 表面活性剂有效值 能够把水的表面张力降低到的最小值。显然， 能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有 效。 表面活性剂的效率与有效值在数值上常常是 相反的。例如，当憎水基团的链长增加时，效率 提高而有效值降低。
14
上两式对比，可得： 表面吉布斯-杜亥姆方程 Gibbs-Duhem equation
n d n d Ad 0
s A s A s B s B
溶液相, 由吉布斯-杜亥姆方程 Gibbs-Duhem equation
n d n d 0
l A l A l B l B
n l d d B n
O
*
(无水时的锯齿状)
O H O O H O O O
O
O
O
O
(水中的曲折形态)
48
亲水亲油平衡 (hydrophile-lipophile balance)
表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油 基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以 Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表 面活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂， HLB的计算公式为： HLB值= 亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量 ×100/5
8
由于表面活性物具有两亲性结构，极性端极力进 入水相，而非极性端受到水的排斥，有逃出水相的趋 势，于是它被排向水面，在水面上浓集，将憎水部分 伸向空气。微观上看，表面层表面活性物分子所受的 向内的拉力比水分子的要小些，即表现出表面活性物 质溶液的表面张力低于水的表面张力。 9
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能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面 活性物质。
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的 非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水 中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定 向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度。非 极性成分愈大，表面活性也愈大。
溶质在水中的三种类型：
水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系
界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区， 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间 的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为 液体或固体的表面。
常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液 界面，液-固界面，固-固界面。
(一)常见的界面有： 1.气-液界面
表面活性剂在其溶液表面的定 向吸附和在溶液内部形成胶团
形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。
临界胶束浓度
(critical micelle concentration)
开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶
束不断增多、增大。
七、亲水亲油平衡
N·m-1。
将一含有一个活动边框的金属线 框架放在肥皂液中，然后取出悬挂， 活动边在下面。由于金属框上的肥皂 膜的表面张力作用，可滑动的边会被 向上拉，直至顶部。
表面张力（surface tension）
如果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。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张 力大小相等方向相反，所以线圈成 任意形状可在液膜上移动，见(a)图。
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型
两性表面活性剂
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多， 去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂 最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶 于水。即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可 使用。
浊点（Cloud piont）
非离子型表面活性剂，在水溶液中的浓度随温度上 升而降低在升至一定温度值时出现浑浊，经放置或 离心可得到两个液相，这个温度被称之为该表面活 性剂的浊点
3界面定向排列：表面活 性剂分子在其水溶液中很 容易被吸附于气-水(或油水)界面上形成独特的定向 排列的单分子膜。
4 形成胶束 (micelle) ： 表面活性剂在溶液中 超过某一特定浓度时 （界面吸附达饱和） 可通过碳氢键的疏水 作用（Hydrophobic Interaction）或“疏水 效应”缔合成胶团 。
两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。
（2）温度的影响 温度升高，表面张力下降。
（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。
(三) 表面活性剂溶液
曲线A中的溶质称之为 非表面活性物质。
曲线B的溶质被称为表 面活性物质。
曲线C中的溶质称之为 表面活性剂。
水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系
四、表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法有以下几种： 1、按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带 电荷类型：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性 离子性； 2、按表面活性剂在水和油中的溶解性类型：水溶性 和油溶性表面活性剂； 3、按分子量分类：分子量大于104者称为高分子表 面活性剂；分子量在103~104者称为中分子量表面活 性剂；分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。
其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
离子型表面活性剂的计算公式： HLB=ΣH- ΣL+7 式中：H为亲水基活性值，L为亲油基活性值 纯月桂基硫酸钠 阴离子 40
计算HLB（混合表面活性剂、加和性） HLBab=（HLBa•Wa + HLBb •Wb ）/ （Wa + Wb ）
(hydrophile-lipophile balance)
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表 面活性物质的亲水性。 HLB值从0 至 40。亲水性从弱到强。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0
g1-S
gs-g
液体的铺展
cosq g s-g g l-s g l-g
一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展， 取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间 的界面张力。
一般说，铺展后，表面自由能下降，则这种 铺展是自发的。
大多数表面自由能较低的有机物可以在表面 自由能较高的水面上铺展。
表面活性剂的重要作用
直链烷烃（C8-C20）；支链烷烃（ C8-C20）；
烷基苯基 R
；烷基萘基 R
；
硅氧烷基；含卤烷基。
亲水基团的种类较多，差别较大，表面活性剂 的性质在很大程度与亲水基团的不同有关。
常见的亲水基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺 基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。
三、表面和界面
(surface and interface)
阴离子表面活性剂
RCOONa 羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
阴离子型表面活性剂是具有阴离子亲水性基团的表面 活性剂。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的 比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%属于这 一类。
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 | R-N-HCl | H
仲胺盐
阳离子表面活性剂
CH3 | R-N-HCl
叔胺盐
|
CH3 CH3 | R-N+-CH3其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂”
或“阳性皂”。阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。而阴离子表
面活性剂水溶液，一般为中性或碱性。
特种表面活性剂
特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元 素的表面活性剂。
五、表面活性剂效率和有效值
表面活性剂效率
使水的表面张力明显降低所需要的表面活性 剂的浓度。显然，所需浓度愈低，表面活性剂的 性能愈好。
表面活性剂有效值
能够把水的表面张力降
低到的最小值。显然，能把
水的表面张力降得愈低，该
表面活性剂愈有效。
——英国著名界面化学家Ckint
一、定义
表面活性剂一词来自英文surfactant。它实际 上是短语surface active agent的缩合词。它还 有一个名字叫做tenside。
表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和 界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力 和效率；在一定浓度以上的溶液中形成分子有
第二章 表面活性剂
第一节 概述 第二节 表面活性剂的重要作用 第三节 表面活性剂的制备 第四节 表面活性剂在工业中的应用 第五节 表面活性剂发展趋势
第一节、概述
表面活性剂是一大类有机化合物，它们的性质极 具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价 值和理论意义。
最早的表面活性剂——肥皂
冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生 活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西 都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有 了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂 而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。
2.气-固界面
3.液-液界面
4.液-固界面
5.固-固界面
(二)界面现象的本质
二种情况： 1 体相内部分子
2 处在界面层的分子
3 对于单组分体系，这种特性主要来自于同一 物质在不同相中的密度不同；
对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成 与任一相的组成均不相同。
例：液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
有效值
效率
六 表面活性剂的特点
1双亲性
表面活性剂既含有亲水性的极性基团， 又含有亲油性的非极性基团，故表面活性剂 同时具有亲水性和亲油性。
2溶解性 至少应溶于液相中的某一相。油溶性和水溶性
克拉夫特点（Krafft point） 随碳原子数增加，克拉
夫特点升高。
离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温度升 高而逐渐增加，当到达某一特定温度时，溶解度急剧陡升， 把该温度称为克拉夫特点
非离子表面活性剂
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
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要
是由具有一定数量的含氧基团。正是这一特点决定了非离 子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并 使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸 附、毛细现象、过饱和状态等。
1 比表面
（specific surface area）
比表面通常用来表示物质分 散的程度，有两种常用的表示方 法：一种是单位质量的固体所具 有的表面积；另一种是单位体积 固体所具有的表面积。即：
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| |
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的 非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水 中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定 向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度。非 极性成分愈大，表面活性也愈大。
溶质在水中的三种类型：
水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系
界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区， 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间 的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为 液体或固体的表面。
常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液 界面，液-固界面，固-固界面。
(一)常见的界面有： 1.气-液界面
表面活性剂在其溶液表面的定 向吸附和在溶液内部形成胶团
形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。
临界胶束浓度
(critical micelle concentration)
开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶
束不断增多、增大。
七、亲水亲油平衡
N·m-1。
将一含有一个活动边框的金属线 框架放在肥皂液中，然后取出悬挂， 活动边在下面。由于金属框上的肥皂 膜的表面张力作用，可滑动的边会被 向上拉，直至顶部。
表面张力（surface tension）
如果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。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张 力大小相等方向相反，所以线圈成 任意形状可在液膜上移动，见(a)图。
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型
两性表面活性剂
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多， 去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂 最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶 于水。即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可 使用。
浊点（Cloud piont）
非离子型表面活性剂，在水溶液中的浓度随温度上 升而降低在升至一定温度值时出现浑浊，经放置或 离心可得到两个液相，这个温度被称之为该表面活 性剂的浊点
3界面定向排列：表面活 性剂分子在其水溶液中很 容易被吸附于气-水(或油水)界面上形成独特的定向 排列的单分子膜。
4 形成胶束 (micelle) ： 表面活性剂在溶液中 超过某一特定浓度时 （界面吸附达饱和） 可通过碳氢键的疏水 作用（Hydrophobic Interaction）或“疏水 效应”缔合成胶团 。
两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。
（2）温度的影响 温度升高，表面张力下降。
（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。
(三) 表面活性剂溶液
曲线A中的溶质称之为 非表面活性物质。
曲线B的溶质被称为表 面活性物质。
曲线C中的溶质称之为 表面活性剂。
水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系
四、表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法有以下几种： 1、按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带 电荷类型：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性 离子性； 2、按表面活性剂在水和油中的溶解性类型：水溶性 和油溶性表面活性剂； 3、按分子量分类：分子量大于104者称为高分子表 面活性剂；分子量在103~104者称为中分子量表面活 性剂；分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。
其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
离子型表面活性剂的计算公式： HLB=ΣH- ΣL+7 式中：H为亲水基活性值，L为亲油基活性值 纯月桂基硫酸钠 阴离子 40
计算HLB（混合表面活性剂、加和性） HLBab=（HLBa•Wa + HLBb •Wb ）/ （Wa + Wb ）
(hydrophile-lipophile balance)
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表 面活性物质的亲水性。 HLB值从0 至 40。亲水性从弱到强。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0
g1-S
gs-g
液体的铺展
cosq g s-g g l-s g l-g
一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展， 取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间 的界面张力。
一般说，铺展后，表面自由能下降，则这种 铺展是自发的。
大多数表面自由能较低的有机物可以在表面 自由能较高的水面上铺展。
表面活性剂的重要作用
直链烷烃（C8-C20）；支链烷烃（ C8-C20）；
烷基苯基 R
；烷基萘基 R
；
硅氧烷基；含卤烷基。
亲水基团的种类较多，差别较大，表面活性剂 的性质在很大程度与亲水基团的不同有关。
常见的亲水基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺 基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。
三、表面和界面
(surface and interface)
阴离子表面活性剂
RCOONa 羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
阴离子型表面活性剂是具有阴离子亲水性基团的表面 活性剂。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的 比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%属于这 一类。
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 | R-N-HCl | H
仲胺盐
阳离子表面活性剂
CH3 | R-N-HCl
叔胺盐
|
CH3 CH3 | R-N+-CH3其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂”
或“阳性皂”。阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。而阴离子表
面活性剂水溶液，一般为中性或碱性。
特种表面活性剂
特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元 素的表面活性剂。
五、表面活性剂效率和有效值
表面活性剂效率
使水的表面张力明显降低所需要的表面活性 剂的浓度。显然，所需浓度愈低，表面活性剂的 性能愈好。
表面活性剂有效值
能够把水的表面张力降
低到的最小值。显然，能把
水的表面张力降得愈低，该
表面活性剂愈有效。
——英国著名界面化学家Ckint
一、定义
表面活性剂一词来自英文surfactant。它实际 上是短语surface active agent的缩合词。它还 有一个名字叫做tenside。
表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和 界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力 和效率；在一定浓度以上的溶液中形成分子有
第二章 表面活性剂
第一节 概述 第二节 表面活性剂的重要作用 第三节 表面活性剂的制备 第四节 表面活性剂在工业中的应用 第五节 表面活性剂发展趋势
第一节、概述
表面活性剂是一大类有机化合物，它们的性质极 具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价 值和理论意义。
最早的表面活性剂——肥皂
冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生 活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西 都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有 了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂 而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。
2.气-固界面
3.液-液界面
4.液-固界面
5.固-固界面
(二)界面现象的本质
二种情况： 1 体相内部分子
2 处在界面层的分子
3 对于单组分体系，这种特性主要来自于同一 物质在不同相中的密度不同；
对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成 与任一相的组成均不相同。
例：液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
有效值
效率
六 表面活性剂的特点
1双亲性
表面活性剂既含有亲水性的极性基团， 又含有亲油性的非极性基团，故表面活性剂 同时具有亲水性和亲油性。
2溶解性 至少应溶于液相中的某一相。油溶性和水溶性
克拉夫特点（Krafft point） 随碳原子数增加，克拉
夫特点升高。
离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温度升 高而逐渐增加，当到达某一特定温度时，溶解度急剧陡升， 把该温度称为克拉夫特点
非离子表面活性剂
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
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要
是由具有一定数量的含氧基团。正是这一特点决定了非离 子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并 使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸 附、毛细现象、过饱和状态等。
1 比表面
（specific surface area）
比表面通常用来表示物质分 散的程度，有两种常用的表示方 法：一种是单位质量的固体所具 有的表面积；另一种是单位体积 固体所具有的表面积。即：
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| |