第七章 表面活性剂的起泡和消泡
第7章 非离子表面活性剂
第7章非离子表面活性剂7.1 非离子表面活性剂概述非离子表面活性剂定义是指在水溶液中不电离出任何形式的离子，亲水基主要由具有一定数量的含氧基团(一般为醚基或羟基)构成，靠与水形成氢键实现溶解的表面活性剂。
也即：非离子表面活性剂在水溶液中不是解离状态，故不以离子形式存在，称之为非离子表面活性剂7.1.1 非离子表面活性剂的特性非离子表面活性剂的特性1.稳定性高，不易受强电解质无机盐类存在的影响；2.不易受Mg2+、Ca2+的影响，在硬水中使用性能好；3.不易受酸碱的影响；4.与其他表面活性剂的相容性好；5.在水和有机溶剂中皆有较好的溶解性能；6.产品大部分为液态和浆态，使用方便；7.存在浊点，即，随着温度的升高，很多种类的非离子表面活性剂变得不溶于水。
正是这些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7.1.2非离子表面活性剂的分类按亲水基结构的不同，非离子表面活性剂主要分为：1.聚乙二醇型，包括高级醇环氧乙烷加成物，烷基酚环氧乙烷加成物，脂肪酸环氧乙烷加成物，高级脂肪酰胺环氧乙烷加成物。
聚乙二醇型非离子表面活性剂品种多、产量大，是非离子中的大类。
这类表面活性剂的亲水性，是靠分子中的氧原子与水中的氢形成氢键、产生水化物而具有的。
聚乙二醇链有两种状态，在无水状态时为锯齿型，而在水溶液中主要是曲折型。
无水时的状态水溶液中的状态当它一旦在水中成为曲折型时，亲水性的氧原子即被置于链的外侧，憎水性的-CH2-基位于里面，因而链周围就变得容易与水结合。
此结构虽然很大，但其整体恰似一个亲水基。
因此，聚乙二醇链显示出较大的亲水性。
分子中环氧乙烷的聚合度越大，即醚键-O-越多，亲水性越大。
2.多元醇型，包括由含多个羟基的多元醇与脂肪酸进行酯化反应而生成的酯类，此外，还包括由带有NH2或NH基的氨基醇以及带有-CHO基的糖类与脂肪酸或酯进行反应制得的非离子表面活性剂。
由于它们在性质上很相似，故统称之为多元醇型非离子表面活性剂。
第7章非离子表面活性剂.doc
第7章非离子表面活性剂7.1 非离子表面活性剂概述非离子表面活性剂定义是指在水溶液中不电离出任何形式的离子，亲水基主要由具有一定数量的含氧基团(一般为醚基或羟基)构成，靠与水形成氢键实现溶解的表面活性剂。
也即：非离子表面活性剂在水溶液中不是解离状态，故不以离子形式存在，称之为非离子表面活性剂7.1.1 非离子表面活性剂的特性非离子表面活性剂的特性1.稳定性高，不易受强电解质无机盐类存在的影响；2.不易受Mg2+、Ca2+的影响，在硬水中使用性能好；3.不易受酸碱的影响；4.与其他表面活性剂的相容性好；5.在水和有机溶剂中皆有较好的溶解性能；6.产品大部分为液态和浆态，使用方便；7.存在浊点，即，随着温度的升高，很多种类的非离子表面活性剂变得不溶于水。
正是这些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7.1.2非离子表面活性剂的分类按亲水基结构的不同，非离子表面活性剂主要分为：1.聚乙二醇型，包括高级醇环氧乙烷加成物，烷基酚环氧乙烷加成物，脂肪酸环氧乙烷加成物，高级脂肪酰胺环氧乙烷加成物。
聚乙二醇型非离子表面活性剂品种多、产量大，是非离子中的大类。
这类表面活性剂的亲水性，是靠分子中的氧原子与水中的氢形成氢键、产生水化物而具有的。
聚乙二醇链有两种状态，在无水状态时为锯齿型，而在水溶液中主要是曲折型。
无水时的状态水溶液中的状态-基位于当它一旦在水中成为曲折型时，亲水性的氧原子即被置于链的外侧，憎水性的-CH2里面，因而链周围就变得容易与水结合。
此结构虽然很大，但其整体恰似一个亲水基。
因此，聚乙二醇链显示出较大的亲水性。
分子中环氧乙烷的聚合度越大，即醚键-O-越多，亲水性越大。
2.多元醇型，包括由含多个羟基的多元醇与脂肪酸进行酯化反应而生成的酯类，此外，还包括由带有NH2或NH基的氨基醇以及带有-CHO基的糖类与脂肪酸或酯进行反应制得的非离子表面活性剂。
由于它们在性质上很相似，故统称之为多元醇型非离子表面活性剂。
消泡剂与起泡剂有什么区别
消泡剂与起泡剂有什么区别消泡剂作用机理：首先, 溶解度很小、表面张力很低的消泡剂吸附分散于气液界面然后, 扩散吸附于泡沫表面, 将界面上的表面活性剂分子吸引过来, 使泡沫的液膜表面粘度降低, 强度下降,局部变薄直至破裂。
发泡剂一般是表面活性剂或表面活性物质，是能促进发生泡沫而形成闭孔或联孔结构材料的物质。
在形成泡沫的过程中，表面活性剂吸附在气液界面上。
一般发泡剂有一定的发泡倍数（泡沫是原液20倍）、稳泡时间（）等性能要求，由于浓度和起泡方法不同，发泡倍数不同。
消泡剂基本上不能达到一定的发泡倍数，用发泡剂（如洗衣粉）起一定量气泡后，加入消泡剂，观察泡沫消失速度及体积，能够测定消泡能力.HLB低，表明表面活性剂为亲油性强，也就是疏水性强，可降低表面张力，在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的疏水端，从而起到消泡的作用。
起泡剂和消泡剂都是表面活性剂，二者的差别在于消泡剂具有很低的HLB值(见表2-12)，即消泡剂具有更强的憎水性，更高的表面活性和更低的表面张力。
加入体系后，能在泡沫表面迅速取代原有的表面活性剂。
由于其很强的憎水性，随着原有表面活性剂被驱除，带走了气泡膜的部分水分，使泡沫变薄，膜强度降低而破裂。
这种防止起泡的表面活性剂可分为抑泡剂和消泡剂，前者是阻止泡沫的形成，即阻止形成稳定的双分子膜。
后者是破坏已形成的泡沫。
作为消泡剂，常用的表面活性剂如下。
(1)脂肪烃类。
主要是煤油、汽油、柴油等，这类物质的表面张力很低，可在水面上铺展，其与泡沫接触时，可迅速在泡沫表面铺展，破坏原有的双分子膜，达到消泡的目的。
但这种表面活性剂会影响浆的白度，甚至出现油斑，是一种古老的消泡剂，现一般少用。
(2)有机硅。
比如二甲基硅油、羟基硅油，一般制成乳剂使用。
有机硅的表面张力比碳氢化合物低得多，因此更容易在泡沫表面铺展，破坏其双分子膜。
具有用量少、效率高的特点，并有较好的抑泡作用。
带到纸机处，还可以改善纸页的柔软性。
第七章表面活性剂的起泡和消泡作用
（2）浓泡。浓泡的泡沫是密集的，气 泡间只被极薄的—层液膜所隔开，是结构 为多面体气泡的堆积。浓泡才是真正的 泡沫。 一、泡沫的分类 泡沫的分类方法有以下三种：
1．按泡沫的寿命分类 可分为寿命为几 秒的“短暂泡沫”和在无干扰条件下能 维持几天不破的“持久性泡沫”。
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正是这种因表面张力梯度引起的收缩效应 使吸附了表面活性剂的液膜，在受到冲击后， 产生自动修补液膜变薄处，表现出表面活性 剂的自修复作用。 Gibbs用下式来表示膜弹性：
E 膜弹性； A 膜面积；γ 表面张力 T 温度 ; N 组分
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１.泡沫液膜的排液减薄 （1）.重力排液 气泡间的液膜，由 于液相密度远大于气相的密度，因此在地心 引力作用下就会产生向下的排液现象，使液 膜减薄。 （２）.表面张力排液 由于泡沫是由多面体 气泡的堆积而成．在泡沫中气泡交界处就形 成了如图7—3中的形状称之为Plateau边界 (也称为Gibbs三角)。
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二、表面活性剂的稳泡能力 溶液产生泡沫之后，SAA使泡沫持久不灭， 或增加泡沫“寿命”的能力。这与SAA在液 膜的性质有密切的关系。 三、影响表面活性剂稳泡能力的因素 1．界面张力
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SAA的稳泡能力是指在表面活性剂水
低表（界）面张力有利于泡沫的形成， 同时也有利于泡沫的稳定，因为当形成多面 体的泡沫时，会产生表面张力排液的作用。 若液膜的表面张力低，在Plateu边界和平面 膜间的压差就会小，液膜排液减薄的速度就 慢，此时低表张力才有利于泡沫的稳定。
（2）邻苯二甲酸单脂肪醇酯钠盐
《药剂学》——表面活性剂(知识点梳理与总结、思维导图)(供本科期末考和349药学综合考研)
4表面活性剂表面现象与表面张力液体铺展一种液体，另一种液体，分子间相互作用，覆盖，液膜油脂性软膏润湿液体在固体表面，自发铺展，界面现象杨式方程//接触角减小，自由能下降//<90,浸润；=0，完全；>90，不；=180，完全不崩解剂吸附液—气，降表面张力：表面活性剂>普通极性有机物>无机电解质固液：非极性优先吸附影响因素：比表面积、介质、pH、温度、溶质溶解度掩味；增溶促吸收；疗效下降表面活性剂明显下降亲水基：中间润湿强，末端去污强种类阴离子型去污、毒性较大高级脂肪酸盐硬脂酸、油酸、月桂酸碱金属皂可溶，钠钾盐硬脂酸、月桂酸（O/W，HLB15-18，乳膏制备）多价金属不溶，钙镁盐W/O硬脂酸钙，片剂润滑，软膏有机胺O/W，硬脂酸三乙胺硬脂酸盐外用乳膏，固体制剂增溶月桂醇硫酸钠又称十二烷基硫酸钠SDS /SLS，HLB40，润湿，不可用于静注月桂醇硫酸镁润湿，乳化十二烷基富马酸钠磺酸盐牛黄胆酸钠，促吸收阳离子型季铵型，毒性大，苯扎氯铵（洁尔灭）、苯扎溴铵（新洁尔灭）两性离子型磷脂类磷酸基团+季铵碱基——长烃链甘磷、鞘胺醇磷注射用乳化剂，制备脂质微粒球蛋白易溶于水，乳化强合成两性离子表面活性剂氨基酸型、甜菜型非离子型性质稳定、毒性低、溶血作用小增溶、分散、乳化聚乙二醇型（PEG、聚氧乙烯型）聚乙二醇脂肪醇醚/烷基酚醚西土马哥1000、苄泽Brig、乳化剂OP、平平加O—20蓖麻油聚氧乙烯醚（CremophorEL)——紫杉醇增溶O/W聚氧乙烯脂肪酸酯卖泽Myrij聚乙二醇—15—羟基硬脂酸酯（Solutol HS15）——HLB14-16，疏水性药物增溶（维生素K1注射液浓度达5%以上）O/W聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物泊洛沙姆Poloxamer,商品名普朗尼克Pluronic两端亲水、中间疏水/乳化、润湿、分散O/W，可静脉注射多元醇型脂肪酸+多元醇脂肪酸山梨坦失水山梨醇脂肪酸酯SpanSpan20、40—— O/WSpan60——W/O聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯聚山梨酯Tweens溶血20>60>40>80O/W高分子表面活性剂降低表面张力弱，渗透性差乳化、分散强PEG嵌段共聚物性质表面张力影响效率——水表面张力降低20mN/m所需要表面活性剂浓度的负对数PC20，PC20升高，效率增大表面老化——取得恒定表面过剩浓度或稳定表面张力的时间与程度电解质、温度等能影响定向排列，从而影响老化形成胶束CMC接近CMC——球、类球>20%——圆柱、六角束状>10CMC——棒、板层（双分子层）CMC测定表面张力法、电导法、光散射法、燃料法、增溶法、荧光探针法影响胶束形成因素表面活性剂分子结构疏水基原子数+，CMC-碳数相同，支疏水基原子个数+，CMC-碳数相同，支链>直链引入极性基团CMC+，越靠近中央CMC+亲水基聚氧乙烯链+，CMC+疏水基相同，离子型>非离子型约100倍种类碳数相同，支链>直链反离子缔合，CMC显著降低电解质离子型CMC显著降低非离子型疏水基盐溶CMC+，盐析CMC-H+浓度pH肥皂类pH-，CMC-强酸性阴离子表面活性剂SDS pH-，CMC-两性离子、聚乙二醇型表面活性剂pH-，CMC+醇大量乙醇CMC-碳原子多长链醇使CMC+温度非离子型温度+，水合作用减弱，CMC-离子型温度+，解离度+，缔合-，CMC+温度对溶解特性影响Kra 点离子型，温度下限对应CMCKra 高，亲油，低亲水昙点聚氧乙烯型氢键断裂、可逆现象泊洛沙姆188、108等常压下观察不到浊点HLB油水综合亲和力，1-40，HLB+，亲水性+亲油性取决于碳氢链长短不含疏水基聚乙二醇HLB20，无亲水基石蜡HLB0HLB=20*亲水基质量/(亲水基质量+亲油基质量）聚乙二醇和多元醇类非离子表面活性剂HLB=（聚乙二醇质量分数+多元醇质量分数）/5离子型HLB=7+亲水基HLB和-疏水基HLB和非离子型有加和性(HLB=HLBa.Wa+HLBb.Wb)/（Wa+Wb）毒性阳>阴>非两性<阳离子型溶血聚山梨酯毒：烷>芳>脂>吐应用增溶［15-18］增溶能力用最大增溶浓度MAC表示，＞MAC变成热力学不稳定体系‖非离子型，吐温，卖泽表面活性剂结构与性质同系物碳氢键⇧，CMC⇩，MAC⇧支链MAC⇩离子型表面活性剂增溶极性有机物，碳氢键接近或大于极性有机物，MAC⇩⇩对烃类与极性有机物，非＞阳＞阴药物结构与性质同系物链长⇧，MAC⇩碳氢数相同，带环化合物，不饱和MAC＞饱和多环化物相对分子量⇧MAC⇩极性大胶束栅栏层增溶，MAC更大添加剂无机盐使CMC⇩，MAC⇧栅栏层致密性⇧，MAC⇩，非离子型影响小添加烃类非极性有机化合物，栅栏层变大，极性有机物MAC⇧添加极性有机物，非极性烃MAC⇧温度离子型，温度⇧，极性与非极性物MAC⇧非离子型，影响与增溶质相关润湿［7-9］非离子型表面活性剂乳化［3-8‖8-18］离子型——外用乳膏两性——口服乳剂非离子型——口服乳剂，部分注射乳助悬与分散形成水化膜，液固表面张力⇩颗粒间斥力⇧增加介质黏度起泡与消泡【1-3】阴——起泡阴合用醇，醇酰胺——起泡稳定消泡HLB1-3去污［13-15］消毒杀菌复配阴阳，阴非，阳非，阴两性离子型—非离子型⇨高表面活性，高浊点，高表面张力，用于洗涤润湿非阴＞非阳以上内容整理于幕布文档。
表面活性剂起泡和消泡作用
表面活性剂起泡和消泡作用发布时间：2008-11-27 14:41:11 来源：中国表面处理点击：75次由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫。
啤酒、香槟、肥皂水、皂角或水溶液等在搅拌下形成的泡沫称为液体泡沫；面包、蛋糕、山药汁等弹性大的物质，以及饼干、泡沫水泥、泡沫塑料、泡沫玻璃等为固体泡沫。
在液体泡沫中，液体和气体的界面起着重要作用。
由液体和气体形成的泡沫称为两相泡沫，当其中有固体粉末时，例如在选矿时形成的泡沫称为多相泡沫。
从这些实例可以看出，只有溶液才能明显起泡，而纯液体则不能，即使压入气泡也不能形成泡沫。
根据吉布斯吸附公式，在形成泡沫过程中，溶液中的溶质(表面活性剂)吸附在气-液界面上。
无论是天然泡沫，还是人工泡沫，有时有利于生产，有时则不利于生产。
在选矿、肥皂工业及泡沫灭火等中，起泡和泡沫是有利的，而在烧锅炉、溶液浓缩和减压蒸馏中，起泡和泡沫是有害的。
特别是现在家庭中广泛使用合成洗涤剂，起泡给下水处理带来困难。
因此，起泡现象与化学工业的各种过程及日常生活密切相关，不过有时需强化起泡，有时需减弱起泡，所以必须了解泡沫稳定性机理。
在液体泡沫中各气泡相交外形成所谓拉普拉斯交界，如图1—28的P点处。
根据拉普拉斯公式(Ap=2r／R)，溶液中P点的压力小于A点，故液体自发地从A向P处流动，于是液膜逐渐变薄，此过程称为泡沫排液过程，当液膜变薄到一定程度，便导致液膜破裂，泡沫破坏。
所以纯液体不能形成稳定泡沫。
图一泡沫交界一、起泡力和泡沫稳定性(一)起泡力若将丁醇稀水溶液和皂角苷稀溶液分别置于试管并加以摇动，发现前者形成大量泡沫，后者形成少量泡沫，但丁醇水溶液泡沫很快消失，而皂角苷水溶液泡沫不易消失。
因此不能简单地讲哪种溶液起泡力好，因为起泡和泡沫稳定两者的标准是不同的。
由丁醇水溶液形成的稳定性小的泡沫，称为不稳定泡沫；由皂角苷水溶液形成的寿命长的泡沫，称为稳定泡沫。
起泡力的大小是以在一定条件下，摇动或搅拌时产生的泡沫多少来评定的。
第七章非离子表面活性剂精讲
3、在8小时工作时间内，密闭的操作室环氧乙 烷气体浓度不得超过50cm3/m3，以防止过量环 氧乙烷气体吸入人体。
操作人员应具备氧气装置和配备环氧乙烷 专用过滤式防毒面具，预防发生中毒事故。
中毒者应立即转移到新鲜空气的地方，让其 保持安静，如出现呼吸困难症状，立即进行人 工呼吸，并请医生抢救，有恶心和呕吐症状的 中毒者，应平卧床上，饮用大量热水。
(9)非离子表面活性剂产品，大部分呈液态 或浆状，这是与离子型表面活性剂不同 之处。
分类
按亲水基结构的不同，分为 1、聚乙二醇型：由含有活泼氢的憎水性 原料同环氧乙烷加成应反应制成。 2、多元醇型：脂肪酸与多元醇如甘油、 失水山梨醇、蔗糖等生成的多元醇部分 酯。
分 类
聚乙二醇型
多元醇型
2 烷基酚聚氧乙烯醚
化学性质非常活泼，能与许多化合物起 加成反应，与空气形成爆炸性混合物，爆 炸极限为3%-100%（体积）。
环氧乙烷是一种高毒性物质，空气中允 许量为100PPM，吸入环氧乙烷能引起麻醉 中毒。 无色透明、无机械杂质。
蒸汽压：145.91kPa/20℃ 闪点：＜-17.8℃/开杯， 熔点：-112.2℃， 沸点：10.4℃， 密度：相对密度(水=1)0.87；相对密度 (空气=1)1.5
规律： 1）随着疏水基碳链长度的增加，表面活
性剂的亲水性下降，CMC降低； 2）随着聚氧乙烯聚合度的增加，表面活
性剂的亲水性增强，CMC提高。
7.2.4 表面张力
影响因素： 1、疏水基官能团的影响
不同疏水基的表面活性剂具有不同 的表面张力。 2、亲水基的影响
随聚氧乙烯链长度的增加，即环氧 乙烷数的增加，表面张力升高。 3、温度
氢键的键能较低，结构松驰。当表面活性剂的水溶液温 度升高时，分子的热运动加剧，结合在氧原子上的水分子 脱落，形成的氢键遭到破坏，使亲水性降低，表面活性剂 在水中的溶解度下降。
表面活性剂的起泡和消泡
取代稳泡剂
表面活性剂可以取代泡沫 膜上的稳泡剂，降低膜的 弹性，使泡沫更容易破裂。
影响消泡性能的因素
表面活性剂的种类
不同类型的表面活性剂具有不同 的消泡性能，需要根据应用需求 选择合适的类型。
浓度与添加量
表面活性剂的浓度和添加量对消 泡效果有显著影响，浓度过高可 能导致二次起泡。
温度与pH值
温度和pH值对表面活性剂的消泡 性能也有影响，通常在适宜的温 度和pH值范围内消泡效果较好。
THANKS
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表面活性剂起泡和消泡的理论研究
表面活性剂在溶液中的行为
01
研究表面活性剂在溶液中的溶解度、分子排列、聚集状态等，
以揭示其起泡和消泡的内在机制。
表面张力与表面活性剂的关系
02
研究表面张力与表面活性剂分子间的相互作用，以及其对起泡
和消泡的影响。
界面张力的研究
03
研究界面张力与表面活性剂分子间的相互作用，以及其对起泡
总结词
除了上述领域，表面活性剂的起泡和消泡特性在日化、纺织、印染、环保等众多领域中也得到了广泛应用。
详细描述
在这些领域中，表面活性剂通过调节泡沫的形成与消散，有助于提高生产效率和产品质量。例如，在日化产品中， 表面活性剂能够通过起泡作用轻松去除污渍；在环保领域中，消泡剂可用于控制污水处理过程中的泡沫产生，提 高处理效率和效果。
02
表面活性剂的起泡性能
起泡原理与机制
表面张力
降低界面弹性和黏附力
表面活性剂能够降低水的表面张力， 使得气体更容易在溶液表面形成气泡。
表面活性剂降低气-液界面的弹性和黏 附力，使得气泡不易合并和破裂。
形成单分子膜
表面活性剂分子在气-液界面形成单分 子膜，进一步稳定气泡。
第七章泡沫ppt课件
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
对于一定厚度的膜，当C＜Cmax时，吸附量较小，它随 着溶液浓度的增加而增加，从而E值也随着增大，这是由于 吸附量的增加使E值提高。当C＞Cmax时，接近于饱和，不 再随浓度而增加，此时E随浓度的增加反而下降。这是由于 浓度大于Cmax时，表面活性剂分子从溶液内部扩散到表面的 速度可以超过通过表面扩散的速度，因此导致表面活性分子 自动修复膜的能力降低。由此可知，在液膜厚度一定时，只 有当表面活性剂浓度为Cmax时，膜的弹性系数最大，才能得 到最稳定的泡沫，而并不是表面活性剂的浓度越大越好。通 常Cmax值接近于该表面活性剂的cmc值。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
一、形成稳定泡沫的处理剂 1、表面活性剂类：这是常见的起泡剂，例如十二烷 基苯磺酸钠、十二醇硫酸钠以及普通的肥皂等，都有良 好的起泡性能。这类物质的溶液，表面张力很容易达到 25mN·m-1左右，这样低的表面张力无疑是良好起泡作用的主 要因素，同时这类分子在液膜上下两侧的气－液界面作定向 排列。伸向气相的碳氢链段之间相互吸引，使活性剂分子形 成相当坚固的膜。同时伸入液相的极性基团由于水化作用， 具有阻止液膜液体流失的能力。 2、蛋白质类：例如蛋白质、明胶等，对泡沫也有良好的稳 定作用。这类物质虽然降低表面张力能力有限，但是它可以 形成具有一定机械强度的薄膜。 3、固体分末 4、其他类型：包括非蛋白质类的高分子化合物。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
表面活性剂
三. 表面活性剂的增溶作用 简述形成克拉夫特点和浊点的原因 离子型表面活性剂在Tk点以下，表面活性剂仅与水 以水合晶体平衡存在，升高温度达到Tk点后，离子 型表面活性剂形成胶束，大大增加其溶解性。 非离子型表面活性剂的溶解是靠分子内亲水基与水 分子通过氢键结合而实现，形成氢键是一个放热过 程，因此升高温度，氢键结合力减弱甚至消失，当 超过某一温度时，非离子表面活性剂从溶液中析出。
亲水的基团数 亲油的基团数 亲水的基团数 亲油的基团数
SO4Na 38.7 COOK 21.1 COONa 19.1 SO3Na 11 -N（叔胺） 9.4 酯（失水山梨醇 环） 6.8
-CH-CH2-CH3 =CH-
-C3H6O酯（自由） 2.4 COOH 2.1 -OH 1.9 -CF20.475 -O1.3 -OH（失水山梨醇环） -CF30.5 -(C2H4O)0.33
三. 表面活性剂的增溶作用 3.增溶
表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶 或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力， 且溶液呈透明状，这种作用称为增溶。
表面活性剂的乳化和增溶的功能都可实现油与水的 混合,两种作用的区别何在?
三. 表面活性剂的增溶作用 区别为： 乳化是将水或油以微小珠滴形式分散到另一种物质 中，得到热力学不稳定体系，时间延长会出现两相 分离。乳化过程中表面活性剂的作用是吸附在油 水界面上，通过降低界面张力，帮助液滴分散并形 成牢固的界面膜，防止分散液滴聚结。
二. 表面活性剂的乳化和破乳作用 2. 破乳作用 (1) 概念：又称反乳化作用，消除乳状液稳定化条 件，使乳状液发生破坏，常用方法有物理机械法 和物理化学法。物理化学法主要是改变乳状液的 类型或界面性质而破乳，如加入破乳剂。
(2) 破乳剂的作用原理：
第7章非离子表面活性剂
第7章非离子表面活性剂第7章非离子表面活性剂7.1非离子表面活性剂概述非离子表面活性剂定义是指在水溶液中不电离出任何形式的离子，亲水基主要由具有一定数量的含氧基团(一般为醚基或羟基)构成，靠与水形成氢键实现溶解的表面活性剂。
也即：非离子表面活性剂在水溶液中不是离解状态，故不为离子形式存有，称作非离子表面活性剂7.1.1非离子表面活性剂的特性非离子表面活性剂的特性1.稳定性低，难于受到强电解质无机盐类存有的影响；2.不易受mg、ca的影响，在硬水中使用性能好；3.不易受酸碱的影响；4.与其他表面活性剂的相容性不好；5.在水和有机溶剂中皆有较好的溶解性能；6.产品大部分为液态和浆态，使用方便；7.存有浊点，即为，随着温度的增高，很多种类的非离子表面活性剂显得不溶水。
正是这些特点同意了为离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂得天独厚7.1.2非离子表面活性剂的分类按亲水基结构的不同，非离子表面活性剂主要分为：1.聚乙二醇型，包括高级醇环氧乙烷差率物，烷基酚环氧乙烷差率物，脂肪酸环氧乙烷差率物，高级脂肪酰胺环氧乙烷差率物。
聚乙二醇型非离子表面活性剂品种多、产量大，是非离子中的大类。
这类表面活性剂的亲水性，是靠分子中的氧原子与水中的氢形成氢键、产生水化物而具有的。
聚乙二醇链有两种状态，在无水状态时为锯齿型，而在水溶液中主要是曲折型。
浓硫酸时的状态水溶液中的状态当它一旦在水中成为曲折型时，亲水性的氧原子即被置于链的外侧，憎水性的-ch2-基位于里面，因而链周围就变得容易与水结合。
此结构虽然很大，但其整体恰似一个亲水基。
因此，聚乙二醇链显示出较大的亲水性。
分子中环氧乙烷的聚合度越大，即醚键-o-越多，亲水性越大。
2.多元醇型，包括由含多个羟基的多元醇与脂肪酸展开酯化反应而分解成的酯类，此外，还包括由具有nh2或nh基的氨基醇以及具有-cho基的糖类与脂肪酸或酯展开反应制取的非离子表面活性剂。
由于它们在性质上很相近，故统称作多元醇型非离子表面活性剂。
第七章-液体药剂
第七章液体药剂第一节概述液体药剂是：将药物（固、液、气体）以不同的分散方法（溶解、胶溶、乳化、混悬）和分散程度（离子、分子、胶粒、液滴、微粒或其混合形式）分散在适宜的分散介质中制成的液体分散体系。
分类一、液体药剂的特点分散度高、吸收快，生物利用度高给药途径广（内、外、注射）便于分剂量与服用，适用于儿童和老年患者。
减少胃肠道刺激稳定性差（降解、霉变）携带、运输不便二、液体制剂的分类（一）按分散系统分类（1）均相（单相）液体制剂；药物以分子、离子形式分散在液体分散介质中（真溶液）。
（2）非均相（多相）液体制剂；药物是以微粒或液滴的形式分散在液体分散介质中。
内服液体制剂：合剂、芳香水剂、糖浆剂、部分溶液剂、滴剂等。
外用液体制剂：皮肤用液体制剂：洗剂、搽剂等。
五官科：洗耳剂、滴鼻剂、含漱剂等。
直肠、阴道、尿道：灌肠剂、灌洗剂等。
第二节表面活性剂含义：能显著降低两相间的表面张力（或界面张力）的物质。
组成：亲水基团和疏水基团，两亲性。
表面活性剂基本性质1.胶束的形成与结构胶束：在溶液内部多个表面活性剂分子的亲油基团互相吸引，缔合在一起，形成亲油基团向内、亲水基团向外、在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的集合体，称胶束。
临界胶束浓度：开始形成胶束的最低浓度，称CMC。
2.亲水亲油平衡值（HLB值）根据经验，将HLB值范围限定在0～40（表面活性剂亲水或亲油能力的大小），其中非离子型表面活性剂的HLB值在1～20之间。
HLB值越小亲油性越强，而HLB值越大则亲水性越强。
3.昙点：对于一些聚氧乙烯类非离子表面活性剂，当温度升高到一定程度时，聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，致使其在水中的溶解度急剧下降并析出，溶液由清变浊或分层，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。
当温度降低到昙点以下时，有些溶液恢复澄明，有的则难以恢复。
因此需加热灭菌的这类制剂应格外注意。
吐温类有起昙现象，但某些聚氧乙烯类如泊洛沙姆188等水溶性极好，在常压下直至沸点也观察不到昙点。
表面活性剂的起泡与消泡
表面活性剂的起泡与消泡1.简述泡沫破坏的机制。
泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系，体系存在着巨大的气一液界面，是热力学上的不稳定体系。
泡沫破坏的主要原因是（1）液膜的排液减薄；（2）泡内气体的扩散。
泡沫液膜的排液减薄（1）•重力排液气泡间的液膜，山于液相密度远大于气相的密度，因此在地心引力作用下就会产生向下的排液现象，使液膜减薄。
（2 ）・表面张力排液山于泡沫是山多面体气泡的堆积而成.在泡沫中气泡交界处就形成了如图7—3中的形状称之为Plateau边界（也称为Gibbs三角）。
B处为两气泡的交界处形成的气一液界面相对比较平坦可近似看成平液面而A处为三气泡交界处，液面为凹液面，从弯曲液面的附加压力来考虑，所以B处液体的压力应大于A处液体内部的压力，因此液体从压力大的B处向压力小的A处排液，使B处的液膜排液减薄。
气泡内气体的扩散，小气泡内的压力大于大气泡内的压力，因此（1）小泡会通过液膜向大泡里排气，使小气泡变小以至于消失，大泡变大且会使液膜更加变薄, 最后破裂。
（2）液面上的气泡也会因泡内压力比大气压大而通过液膜直接向大气排气，最后气泡破灭。
2.影响界面膜与泡沫的稳定性的因素有哪些？为什么？界面张力，低表（界）面张力有利于泡沫的形成，同时也有利于泡沫的稳定，但是，表面张力的大小并非决定因素界面膜的性质，界面液膜能否保持恒定要得到稳定的关键，影响界面膜性质的关键因素是液膜的表面粘度与弹性（1）表面粘度凡是体系的表面粘度比较高的体系，所形成的泡沫寿命也较长。
（2）界面膜的弹性（非强度）表面粘度比较高而且弹性好才有高的稳泡性能，理想的液膜应该是高粘度高弹性的凝聚膜。
表面活性剂的自修复作用，。
表面活性剂的自修复作用大，泡沫就稳定表面电荷:若泡沫液膜的表面上带有同种电荷，使泡沫稳定。
泡内气体的扩散:泡沫的排气性与液膜的粘度有关，液膜的表面粘度高，气体的相对透过率就低，气泡的排气速度慢，泡沫就稳定。
表面活性剂的分子结构:（1）表面活性基的疏水链SAA的疏水碳氢链应该是直链且较长的碳链，但碳链太长也会影响起泡剂的洛解度且刚性太强，所以一般起泡剂的碳原子数以C12〜C14较好。
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Gibbs定义液膜的弹性为
E
2d d 2A d ln A dA
d dA
液膜的稳定性决定于表面张力随表面积A的变化率
局部变薄的B处本体相中的表面活性剂分子也会吸附到B处的表面上，
这种吸附过程不能使局部变薄的B处恢复液膜厚度，会影响泡沫稳定
性。 醇类水溶液的泡沫稳定性不佳应该与其的表面吸附速率较快有一定的
表面活性剂化学及应用
张 煊
东华大学化学化工与生物工程学院
第七章 表面活性剂的起泡和消泡 作用
最早的表面活性剂肥皂 有“工业味精”之称。
通常意义上的泡沫往往是由大量呈多面体状的气泡密集堆
砌而成的集合体。 气泡之间所隔的液膜很薄，一般仅为数百nm左右，所以， 泡沫可以看作相互交联的立体液膜网络，属于气体分散在 液体介质中的多相粗分散系统，其中，气体为分散相（不 连续相），液膜为分散介质（连续相）。 泡沫又是一个热力学不维素及改性淀粉等。
第三节 消泡作用
一．消泡方法
消泡方法一般除了可采用机械搅拌，高速离心及超声波等击
碎泡沫，也可利用温度或压力的变化来破坏泡沫。但是，
最常用的消泡方法是采用消泡剂，消泡剂的作用是：
（1）与泡沫剂发生化学反应或使之溶解。例如用脂肪酸皂 类为泡沫剂的泡沫，加入无机酸或钙、镁盐可因产生不溶 于水的脂肪酸或难溶盐而使泡沫破裂。
4．酰胺类，即聚酰胺、二硬脂酸乙二胺等。
5．有机硅化合物类，即聚硅氧烷，其结构如下：
R R Si R R O Si R R O Si R R
n
6．其它 例如全氟化合物常用于油剂等非水系统的发泡；长 链脂肪钙（或镁、铝）皂也是有效的消泡剂；以及表面疏 水性的微粒，例如表面疏水性处理的SiO2、TiO2、膨润 土、硅藻土、滑石粉、活性白土、脂肪酰胺及重金属皂等
的起泡性都达200mm以上，但肥皂的H5min即稳泡性较之 更高，泡沫的稳定性更好。 一般认为表面活性剂的起泡效能除了与其降低表面张力效 能有关外，还与在液膜表面上的吸附分子间的内聚力及其
膜粘度、膜弹性等因素有关。
二．表面活性剂对泡沫稳定性的影响
1. 表面活性作用对泡沫稳定性的影响
（1）表面张力降低作用
第四节 泡沫与消泡在纺织工业的应用
一．纺织泡沫加工
1．泡沫上浆 即以泡沫为介质对经纱进行上浆的新工艺。 2．泡沫处理 包括丝光、增白等泡沫处理工艺 。
3．泡沫染色 与常规染色相比其最大特点是可以显著降低各
种助剂（如盐、碱和染料）的用量，减少染料泳移。
4．泡沫印花上世纪末的印染新技术，最早用于地毯印花。
一般表面吸附的表面活性剂疏水基链愈长，亲水基分子量 越小，则其吸附膜越致密，气体分子越难扩散渗透。 例如十二醇和十二烷基硫酸钠构成的混合膜因为致密其渗 透性明显减少，泡沫稳定性增大（见表8－2） 。 （4）表面张力修复作用 泡沫的液膜具有自修复作用，又称为Gibbs-Marangoni效 应。
十二烷基苯 磺酸钠
十二烷基硫 酸钠 十二烷基硫 酸钠和十二 醇
十二醇对十二烷基硫酸钠水溶液的表面粘度及泡沫寿命的影响 十二醇浓度/ppm 0 10 30 50 表面粘度/×10-4Pa· s 2 2 31 32 泡沫寿命/s 69 825 1260 1380
80
32
1590
（3）吸附膜的气体密闭作用
经验表明：纯液体是不能形成泡沫的。
第一节 泡沫的破裂机理
泡沫破裂的机理主要有以下两种： 一．泡沫液膜的排液
1．泡沫液膜的排液作用：（1）重力排液，由于液体密度比
气体大得多，在重力的作用下，液体沿液膜自上而下流动， 造成上层液膜变薄的破裂。 （2）表面张力排液，泡沫中多个 气泡交汇处会形成plateau交界
剂分子之间，使其相互作用力减弱，可使液膜表面粘度大
幅度下降，泡沫变得不稳定而易破坏。
（4）使液膜失去表面弹性或表面自修复能力。例如聚醚非离
子型表面活性剂本身不能形成坚固的吸附膜，又如长链脂
肪酸的钙盐往往形成脆性的固态膜，使膜失去弹性。当然， 如果少量钙皂可与泡沫剂形成紧密混合膜则没有消泡作用。
（5）降低液膜表面双电层的斥力。对于离子型表面活性剂为
（2）提高液膜粘度作用
液膜粘度又分为溶液粘度和表面粘度。
溶液粘度大，则有助于膜的耐冲击作用，而且也会减缓排 液作用。但是没有表面吸附层的形成，则溶液的内部粘度 再大也不能形成稳定的泡沫的。 表面粘度是指气泡液膜的表面吸附层粘度，是表征泡沫液 膜强度的一种度量。
表面膜性质与泡沫寿命的关系
表面活性剂 十二酸钾 表面张力 /mN· m-1 35.0 32.5 38.5 22.0 表面粘度 /×10-4Pa· s 39 3 2 32 相对透过 性 0.15 － 1 0.38 泡沫寿 命/s 2200 400 69 1590
泡沫剂的泡沫，增加电解质浓度以压缩双电层有利于消泡。
二．消泡剂
根据经验消泡剂往往是一些在溶液中不溶解或微溶的物质，
常见水溶液的消泡剂为HLB<3的油溶性表面活性剂，有以
下几类：
1．油脂类 即高级脂肪酸及其甘油酯和高级脂肪醇酯。 2．低级醇类 即低级或中级的醇，特别是有支链的醇，例如 乙醇、α－乙基乙醇、异辛醇、二异丁基甲醇等。 3．非离子型表面活性剂类 即多元醇的脂肪酸酯，例如硬脂 酸乙二醇酯、硬脂酸丙三醇酯等、聚醚等。
C16，100℃时则升至C18。
（2）亲水基
离子型表面活性剂的稳泡性要优于非离子型。
离子型表面活性剂的起泡效能还与反离子性质有关。反离 子越小，泡沫稳定性愈高。以十二烷基硫酸盐为例，其起 泡效能随反离子尺寸增大而依次减小： NH4+>(CH3)4N+>(C2H5)4N+>(C4H9)4N+
2 R 平面液膜A处的曲率半径因趋于无穷，而 PA 0 2 P P P P A p A P P P 泡内 P R 即p处的压力小于A处，液体存在由A流向p的趋势。如果
凹面液膜p处的附加压力 PP P泡内 PP
液体不断由泡壁向plaleau边界 流动，则会导致泡壁变薄而破 裂。液膜的排液作用，特别是 表面张力排液是泡沫破裂的重 要因素。
三.影响消泡剂效果的因素
１.消泡剂的性质 根据Ross假设，在溶液中溶解状态的溶质往往是稳泡剂，而
不溶解状态的溶质，且当其铺展系数S和浸入系数E都为
正值时，则为消泡剂。铺展系数和浸入系数的定义分别 如下：
S= LG AL AG
E= LG AL AG
式中、γ分别为液膜溶液的表面张力、消泡剂和液膜溶液的 界面张力和消泡剂的表面张力。
关系 ；
当表面活性剂的浓度超过CMC时，来自本体相的表面吸附速率也会加 快，泡沫稳定性反而下降，因此，液膜的自修复作用往往存在一最佳 浓度。
Typical surfactants concentrations required to attain maximum foam height, MFH(Ross-Miles Method, 60°C
（5）表面电荷作用 当使用离子型表面活性剂时，活性离子于液膜溶液中构
成双电层。
• 当液膜较厚时，双电层的影响很小； • 而当液膜变薄至一定程度时，两双电层开始重迭而产生静 电排斥作用，以阻止液膜的进一步变薄。 • 这实际上也是膜的一种弹性作用，它往往在液膜很薄时才 起作用。而且，溶液中加入电解质会压缩双电层，这种弹 性作用会被进一步削弱，泡沫稳定性下降。
2．表面活性剂的结构对泡沫稳定的影响
表面活性剂的表面活性愈大，吸附层分子的内聚力愈 大，愈致密，则液膜的表面粘性愈高，弹性愈好，自修复
能力愈强，泡沫愈稳定。而内聚力太强则往往会形成固态
膜，弹性降低，脆性增大，泡沫稳定性反而降低。 （1）疏水基 一般直链的表面活性剂的稳泡性优于支链的； 表面活性剂都存在一最佳稳泡链长，温度升高，最佳稳泡 链长还会随之增长。例如，常温下脂肪酸盐的最佳稳泡链 长为C12～C14，而60℃烷基硫酸盐的最佳稳泡链长为
W A ，即表面活性剂 解释为：当可逆表面功W恒定时，
降低溶液的表面张力效率愈大，或者说CMC愈小者，其起 泡性则愈大。
3. 对表面活性剂稳泡性的评价
能够起泡则不一定就能形成泡沫，得到较稳定泡沫的充分
条件是起泡速率必须大于破泡速率。
例如肥皂与烷基苯磺酸内虽然都具有良好的起泡性，它们
二．泡沫中气体的扩散作用 根据Laplace公式，小起泡液膜的附加压力的绝对值要大 于大气泡，所以，小气泡内的压力则比大气泡大。气体存
在由小气泡透过液膜向大气
泡扩散的趋势。一旦扩散发
生，则小泡更小，大泡更大，
最终导致气泡兼并，甚至泡 沫破坏。
第二节表面活性剂起泡性和稳泡性能的评价
一、表面活性剂的泡沫性能评价及其 对泡沫稳定性的影响
（2）在泡沫中加表面活性大，更易被吸附，但其本身不能
形成坚固吸附膜的消泡剂，消泡剂会顶替液膜内原有的泡 沫剂分子，造成泡沫破坏。 例如，n-C3F7CH2OH则能在 十二烷基硫酸钠溶液膜表面迅速铺展，带走次表面层液体 使液膜变薄，直至破裂。
（3）降低液膜表面粘度，使排液加快，导致泡沫破裂。例
如磷酸三丁酯分子截面积大，渗入液膜后介入原有的泡沫
3．添加剂对泡沫稳定的影响
（1）可以降低混合表面活性剂溶液的CMC，从而使液膜本体 相中的表面活性剂的活度降低，有利于表面吸附分子的横向 迁移、修复作用，提高液膜的弹性，参见下表所示；
稳泡添加剂 无 正十二醇 辛酰胺 正－癸醇 正－辛基甘油醚 十二烷基甘油醚 正－癸基甘油醚 十二烷基硫酰胺 十二烷基乙醇胺 CMC/g· L-1 0.59 0.60 0.50 0.41 0.36 0.29 0.33 0.35 0.31 ∆CMC/g· L-1 0 +0.01 -0.09 -0.18 -0.23 -0.30 -0.26 -0.24 -0.28 20min后的泡沫体积 18 12 17 26 32 32 34 40 50