表面活性剂的结构和性能

同，则一般有分支结构的表面活性剂不易形 成胶团，其cmc比直链者高，但降低表面张 力之能力则较强，即γcmc低。 有分支者具有较好的润湿、渗透性能，但去 污性能较差。

碳氟链是目前能使表面张力达到最低（15〜20 mN • m1)的疏水基，硅氧烷链处于碳氟链和碳氢链之间。
表面活性剂结构和性能的关系
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3. 亲水基的结构对性能的影响 (1)亲水基类型的影响


表面活性剂结构和性能的关系
3. 亲水基的结构对性能的影响 (2)亲水基大小的影响

离子基和非离子基形成的表面活性剂的差别主要表现在以 下几个方面：
亲水基头增大会影响表面活性剂分子在表面

③两者具有相反的溶解度-温度关系。 前者的溶解性随温度升高而增加；而聚氧乙烯类的非离子 型表面活性剂的溶解性随温度升高而减小，当温度达到浊 点时，出现混浊，甚至会从溶液中析出。
吸附层所占的面积，从而影响降低表面张力 的能力。 极性基头的大小影响到分子有序组合体中分 子的排列及状态，从而影响有序 组合体的 形成和形态。
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3. 亲水基的结构对性能的影响 (3)混合亲水基的影响

3. 亲水基的结构对性能的影响 (2)亲水基大小的影响
亲水基头大小的影响在正、负离子表面活性剂混合 体系中较为突出。如离子基头大，降低了它们之间 的静电引力，易复配；但同时也对表面活性带来不 利的影响。 聚氧乙烯型非离子表面活性剂，亲水基影响主要表 现在聚氧乙烯链的长短。 聚氧乙烯链长度的增加，不仅影响到表面活性剂的 溶解性、浊点，而且由于亲水基头增大，影响到表 面活性剂的表面吸附以及形成胶团的性质。
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3. 亲水基的结构对性能的影响 (1)亲水基类型的影响

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3.
亲水基的结构对性能的影响 (1)亲水基类型的影响



离子基和非离子基形成的表面活性剂的差别主要表现在以 下几个方面： ①前者易受无机电解质的影响，无机电解质加入能提高其 表面活性；而非离子表面活性剂一般不受无机电解质影 响，因其极性基不带电。 ②离子型表面活性剂，特别是阴、阳离子之间不宜混合使 用，虽然在某些很低浓度及两者有适宜的混合比时，能更 好地发挥表面活性剂的功能；非离子表面活性剂与几乎所 有表面活性剂都有很好的相容性，可以复配使用。

2. 无机盐对表面活性剂性能的影响
(1)对于离子型表面活性剂 在其溶液中加入与表面活性剂离子有相反离子的无 机盐时，表面活性得到提高，即cmc降低，表面张 力也有相同的结果。 无机盐的加入可以压缩表面及胶团周围的扩散双电 层，因而减弱吸附层和胶团中表面活性离子之间的 斥力，使之排列得较为紧密，其结果是γcmc 和 cmc值均有所降低。 这种协同作用主要表现在离子型表至活性剂与无机 盐的混合溶液中。


2. 无机盐对表面活性剂性能的影响 (2)对于非离子型表面活性剂 无机盐对非离子表面活性剂的cmc影响较小。 无机盐浓度较小时(＜0.1mol • L-1)，非离子表 面活性剂的cmc变化很小；只有当无机盐浓度较 大时， 其cmc才有一定的变化，但也较离子型表 面活性剂小得多。 另外，无机盐对非离子表面活性剂溶液的表面张力 的降低也不明显。
亲水基所在位置对表面活性剂的性能也有很
大影响。亲水基位置在疏水基末端的，降低 表面张力的效率较高，但能力却较低。 从应用性能来说，亲水基位置在末端的比靠 近中间的去污力为好。 亲水基位置在靠近疏水基中间的，比在末端 的润湿性 (渗透性)要好。
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4.

表面活性剂结构和性能的关系

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3. 亲水基的结构对性能的影响 (4) 亲水基位置的影响

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3. 亲水基的结构对性能的影响 (4) 亲水基位置的影响
磺酸基相对于胺基 在对位时cmc值较邻 位时低，去污能力 强，生物降解性好。 邻位时，润湿性能 好，间位时次之，对 位时润湿性最差。
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1.
影响表面活性剂效率和能力的主要因素
第 章 表面活性剂的结构和性能
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2. 疏水基的结构对性能的影响 (2)疏水基分支结构对性质的影响

2. 疏水基的结构对性能的影响 (1)疏水基类型的影响
如果表面活性剂的种类相同，分子大小相
1. 同系物的影响 由于同系物分子结构十分相近，有相同的亲水基，疏水基 的结构也相同，仅仅链长存在差别，因此同系物混合物的 物理化学性质常常介于各纯化合物之间，在表面活性方面 也是如此。 同系物中碳链越长就越易在溶液表(界）面吸附，从而降低 溶液表面张力，表面活性就越高 同系物中碳链越长则越易在溶液中形成胶束，其临界胶束 浓度(cmc)就越低，而且更为明显。
4. 亲水亲油平衡
几个标准 石蜡的HLB
=0 油酸的HLB=1 油酸钾的HLB=20 十二烷基硫酸酯钠盐的HLB=40。 阴、阳离子表面活性剂的HLB在1〜40之 间，非离子表面活性剂的HLB在1〜20 之 间。
表面活性剂结构和性能的关系

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4. 亲水亲油平衡
4. 亲水亲油平衡
表面活性剂结构和性能的关系

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4. 亲水亲油平衡 确定方法－测定与计算 测定HLB值的实验，不仅时间长而且麻烦，所以常用计算 法来求出HLB值。
4. 亲水亲油平衡 确定方法－测定与计算 (1) Griffin法（非离子型表面活性剂HLB值计算） 对于非离子型表面活性剂，Griffin曾导出计算值的公式。 ①聚乙二醇类和多元醇类非离子型表面活性剂 ②对于聚氧乙烯类(聚乙二醇型 ) ③对于多元型脂肪酸酯非离子表面活性剂 ④皂化值不易测定的非离子型表面活性剂 ⑤含环氧丙烷或丁烷、氮、硫、磷等的非离子型表面活性 剂

不同端基结构表面活性不同的原因可能是端基疏水链的表 面能不同，其表面能越小，降低γcmc的能力越强。
表面Fra Baidu bibliotek性剂结构和性能的关系


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2. 疏水基的结构对性能的影响 (6)疏水链中其它基团的影响
疏水链中不饱和烃基，包括脂肪族和芳香族，双键和三键 它们有弱亲水基作用，有助于降低分子的结晶性，对于胶 闭的形成与饱和烃的烃链中减少1〜1.5个CH2的效果相 同，苯环相当于3.5个 CH2。




添加物对表面活性剂性能的影响

添加物对表面活性剂性能的影响

1. 同系物的影响
1. 同系物的影响

混合体系cmc计算公式

混合体系cmc计算公式
1 cT
(1 K 0 )

ci
i (1 K 0 )
x
离子型表面活性剂
1 cT
xi ci
非离子型表面活性剂
添加物对表面活性剂性能的影响

添加物对表面活性剂性能的影响

亲水亲油平衡
亲水亲油平衡(HLB)值是表面活性剂的一种实用 性量度，它与分子结构有关， 用于表示表面活性 剂的亲水性。 一般来说，HLB值低，表示亲水性差，亲油 性 强，可溶于油中；反之，HLB值高说明亲水性 强，可溶于水中。 表面活性剂的HLB值的范围为1〜40，由小到大 亲水性增强。 一般HLB小于10认为亲油性好，大于10则认为 亲水性好。
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2. 疏水基的结构对性能的影响 (5)疏水链的端基结构的影响

2. 疏水基的结构对性能的影响
(4)疏水链的长度对称性的影响（表而活性剂混合体系 中） 对正、负离子表而活性剂混合体系，在疏水链总长 度一定的情况下，正离子和负离子表面活性剂疏水 链长度的对称性（即两个疏水链长度是否相等）对 其性能有明显影响。 表现在混合体系的溶解性方而，疏水链对称性差者 溶解性好。 而表面活性正好相反， 疏水链越对称，表而活性 越高。

这些算法目前都是经验的，还没有统一，但方法简便，作 为一个系统的相对值，有可比性和实用意义。
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4. 亲水亲油平衡
确定方法－测定与计算 (2) Davies法 Davies于1963年提出，表面活性剂的分子结构可以分解 为一些基团。 每一基团皆有其HLB值(正或负），通过已知的实验结 果，可得到各种基团的HLB 数值。 将HLB基团数代入计算公式，即可计算出表面活性剂的 HLB值。
4. 亲水亲油平衡
确定方法－测定与计算 (2) Davies法


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4. 亲水亲油平衡 确定方法－测定与计算

4. 亲水亲油平衡
确定方法－测定与计算 (2) Davies法
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4. 亲水亲油平衡 确定方法－测定与计算

表面活性剂结构和性能的关系
4. 亲水亲油平衡 确定方法－测定与计算
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添加物对表面活性剂性能的影响

4. 亲水亲油平衡 混合表面性剂的HLB值 一般认为，HLB值具有加和性，因而可以预测一种混合表 面活性剂的HLB值 结果并不非常严谨，但大多数表面活性剂的HLB值数据表 明，偏差很少有大于1〜2个HLB单位的，而且在许多情况 下远远小于此数值，因此加和性仍可应用。 使用混合表面活性剂时，可用混合表面活性剂的HLB计算 式。


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2. 疏水基的结构对性能的影响
(2)疏水基分支结构对性质的影响 如：琥珀酸二辛酯磺酸钠，辛基中有分支者与无分支者相 比， 虽然两者皆有相同的分子量，相同的亲水基以及数目 完全相同的各种原子，可以说有相同HLB值，但在性质上 它们却表现出明显的差別。 前者有更好的润湿、渗透力，cmc也比后者大。很明显， 有分支者不易形成胶团，因而去污性能较差，而无分支者 则反之。




添加物对表面活性剂性能的影响

添加物对表面活性剂性能的影响
3.




3. 有机物对表面活性剂性能的影响 (1)极性有机物 长链脂肪醇的存在对于表面活性剂溶液的表面张力、cmc 及其他性质(如乳化、增溶、发泡及稳泡等)均有显著影响。 这种作用的大小随脂肪醇碳氢链的加长而增大，并能将溶 液表面张力降低至一般表面活性剂溶液不能达到的水平。 长链脂肪醇能显著影响表面活性剂的性质，可能的原因是 脂肪醇参与了胶束的形成。 有些水溶性较强的极性有机物，如尿素、N-甲基乙酰胺、 乙二醇等，此类有机添加物能使表面活性剂在水中的溶解 度大为增加。在这种情况下，有机物起到表面活性剂的助 溶剂的作用，故使表面活性剂cmc增大。
2. 疏水基的结构对性能的影响 (2)疏水基分支结构对性质的影响

表面活性剂结构和性能的关系

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2. 疏水基的结构对性能的影响 (2)疏水基分支结构对性质的影响
2. 疏水基的结构对性能的影响 (3)疏水链长度的影响
许多单链型表面活性剂的效率与碳原子数成
直线关系。 在同一 品种的表面活性剂中，随疏水基 （亲油基）中碳原子数目的增加， 其溶度、 cmc等皆有规律地减小。 但在降低水的表面张力这一性质 (表面活性） 上，则有明显的增长。
3. 亲水基的结构对性能的影响 (1)亲水基类型的影响 亲水基包括极性基和离子基两大类。 一般而言，相对疏水基来讲，亲水基的结构对表面 活性剂性能的影响较小。 相对表面活性剂的作用来说，疏水基作用是根本， 亲水作用只是起到辅助性质。 原则上讲，亲水基的作用只是如何使疏水基的作用 更好地发挥而已。



2. 无机盐对表面活性剂性能的影响
(1)对于离子型表面活性剂
添加物对表面活性剂性能的影响

添加物对表面活性剂性能的影响
2. 无机盐对表面活性剂性能的影响 (2)对于非离子型表面活性剂 无机盐虽然对非离子表面活性剂的cmc、胶束聚集数和表 面张力的影响均不显著，但当盐浓度大到一定时，对非离 子表面活性剂溶液的物理化学性质会产生很大的影响 主要是由于“盐析”作用而使非离子表面活性剂溶液发生相 变 因为非离子表面活性剂有一个特性，在温度升高至一定值 时，溶液出现浑浊，即所谓浊点。 电解质加到溶液中以后，可以降低非离子表面活性剂的浊 点，而且随其浓度的增加而使非离子表面活性剂浊点有较 大幅度的下降。