表面活性剂及应用.ppt
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表面活性剂的作用(共15张PPT)
常用电导法：O/W >W/O
HLB＝8~18，形成O/2W.发型乳泡液作。用：能使气泡稳定存在的作用。
长链脂肪酸钙盐、一些非离子表面
常界阻用面止电 电 了导荷液法：滴：若的表聚O/面结W活，>W性乳/用起剂液O 是稳以 泡离定发 剂子。型泡 。的的，则表在面界面活上性的剂吸附叫成发为油泡珠剂所带或电荷的主要来源活环（性氧主要剂乙是如烷对O环缩/W氧合乳物丙液而等烷言缩。）它合们物使液、滴硬接近脂时酸相互排斥，
• 2.钠、钾等一价金属的肪酸盐易形 成O/W 型乳液；钙、镁等二价金属皂
易形成W/O型乳液。
3.亲水性强的器壁（如玻璃）易得到O/W 型乳液；疏水性强者（如塑料）易形 成W/O型乳液。乳化剂的亲水性
易溶于水的乳化剂易形成O/W乳液； 易溶于油的乳化剂易形成W/O乳液。 HLB值越大，S.的亲水性越强。 HLB＝3~6，形成W/O型乳液；
表面活性剂的作用
表面活性剂加溶作用的应用
• 洗涤工业：加溶作用在起作用； • 石油工业：二次采油和三次采油； • 皮革行业：毛皮的漂洗、生皮的脱脂、染色时的
匀染、制革涂饰所用的丙烯酸树脂乳液生产等。
表面活性剂的润湿作用
• 定义：润湿作用是一种流体从基 • 润湿方程：
质表面把另一种流体取代掉的过 程。通常润湿是指在固体上的气 体被水或水溶液所取代。
• 润湿过程：铺展润湿、粘附润湿和浸入润湿。 消泡作用在制革中的应用：转鼓内浸水、染色，涂饰剂的喷涂及铬液、栲胶溶液的配制，通常需在必要时加入消泡剂
表面活性剂的洗涤与去污作用
水θ水＜溶包9液 油00进型，入乳称皮液之纤，为维以润•之O湿/间W；铺行后表，示展 铺降；低润 展了油湿 时污与： ，皮纤一将维之种 从间的液 基粘附体 质力，与表借基面助机质取械作（代用，常另使油为一污脱固种离生体流皮进）体入水接（中触如，进并空而被在气S. 其）上进
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
表面活性剂科学和应用PPT讲稿
第一节 表面活性剂概述
（一）表面活性剂的含义 表面张力：
是指一种使表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩至最小面 积的力。
当前你正在浏览到的事第三页PPTT，共一百六十三页。
表面活性： 各种物质的水溶液的表面张力与浓度的关系归结为三种类型：
第一类：表面张力随浓度的增加而稍有上升，此类物质为无机盐、及多羟基化合物，如
➢多元醇表面活性剂
主要是脂肪酸与多元醇生成的多元醇部分酯。
其亲水性是由部分未酯化的游离羟基提供的。这类表面活性 剂的亲水性较差，其中有不少油溶性的。该类表面活性剂还 具有无毒性这一突出特点。
当前你正在浏览到的事第二十五页PPTT，共一百六十三页。
司盘（Span型）：
山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸
➢ 聚氧乙烯型非离子表面活性剂
平平加（Peregal)(脂肪醇聚氧乙烯醚）
OP型表面活性剂：烷基苯酚聚氧乙烯醚
当前你正在浏览到的事第二十二页PPTT，共一百六十三页。
脂肪酸聚氧乙烯醚： 脂肪胺聚氧乙烯醚：
当前你正在浏览到的事第二十三页PPTT，共一百六十三页。
这类表面活性剂主要由氧乙烯基（EO）与含有活泼氢原
强、稳定。
当前你正在浏览到的事第十六页PPTT，共一百六十三页。
两性表面活性剂
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
当前你正在浏览到的事第十七页PPTT，共一百六十三页。
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中 可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。 ①分类及常用品种:
状。
当前你正在浏览到的事第三十一页PPTT，共一百六十三页。
第三章表面活性剂-PPT
大多数聚氧乙烯表面活性剂得浊点在 70~100℃。
45
六 表面活性剂得生物学性质
1、对药物吸收得影响 表面活性剂得存在可能增加药物吸收,也可能降低药物
得吸收。 (1)若药物系被增溶在胶束内,且能顺利从胶束内扩散或胶
束本身迅速与胃肠粘膜融合,则可增加吸收,如吐温80 促进螺内酯口服吸收。 (2)表面活性剂得浓度亦有重要影响,如0、01%吐温80可 增加司可巴妥吸收,而1%吐温80反而降低了司可巴妥 吸收。
图解表面张力
三、表面活性剂得种类
根据极性基团得解离性质进行分类: ①离子型表面活性剂(阴离子型活性剂;阳离子
型活性剂,两性离子型); ②非离子型表面活性剂。
混合型得
11
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
12
根据分子量大小进行分类: ①低分子表面活性剂; ②高分子表面活性剂[如海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、
酸碱酶得作用下易水解。
23
24
第二节 表面活性剂得基本特性
一、胶束(micelles)
溶液得表面正吸附达到饱与后,当溶液内表面活性剂 分子数目不断增加时,分子转入溶液中,其疏水部分 相互吸引,缔合在一起。
表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集,形成亲 油基向内,亲水基向外,在水相中温度分散,大小在胶 体粒子范围得缔合体,称为胶束。
表面活性剂浓度变大
C < CMC
分子在溶液表面 定向排列,表面张 力迅速降低
C ＝ CMC
溶液表面定向排 列已经饱与,表面 张力达到最小值。 开始形成小胶束
C > CMC
溶液中得分子得憎水 基相互吸引,分子自 发聚集,形成球状、 层状胶束,将憎水基 埋在胶束内部
45
六 表面活性剂得生物学性质
1、对药物吸收得影响 表面活性剂得存在可能增加药物吸收,也可能降低药物
得吸收。 (1)若药物系被增溶在胶束内,且能顺利从胶束内扩散或胶
束本身迅速与胃肠粘膜融合,则可增加吸收,如吐温80 促进螺内酯口服吸收。 (2)表面活性剂得浓度亦有重要影响,如0、01%吐温80可 增加司可巴妥吸收,而1%吐温80反而降低了司可巴妥 吸收。
图解表面张力
三、表面活性剂得种类
根据极性基团得解离性质进行分类: ①离子型表面活性剂(阴离子型活性剂;阳离子
型活性剂,两性离子型); ②非离子型表面活性剂。
混合型得
11
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
12
根据分子量大小进行分类: ①低分子表面活性剂; ②高分子表面活性剂[如海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、
酸碱酶得作用下易水解。
23
24
第二节 表面活性剂得基本特性
一、胶束(micelles)
溶液得表面正吸附达到饱与后,当溶液内表面活性剂 分子数目不断增加时,分子转入溶液中,其疏水部分 相互吸引,缔合在一起。
表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集,形成亲 油基向内,亲水基向外,在水相中温度分散,大小在胶 体粒子范围得缔合体,称为胶束。
表面活性剂浓度变大
C < CMC
分子在溶液表面 定向排列,表面张 力迅速降低
C ＝ CMC
溶液表面定向排 列已经饱与,表面 张力达到最小值。 开始形成小胶束
C > CMC
溶液中得分子得憎水 基相互吸引,分子自 发聚集,形成球状、 层状胶束,将憎水基 埋在胶束内部
表面活性剂的基本应用PPT课件
-
2
二.SAA结构特征
分子中具有两亲结构 ——极性基团：
亲水基团
——非极性基团 （长链烃基）： 亲油基/疏水基
-
3
所以因为表面活性剂的这种分子结构，使得其具有一部分溶于水， 而另一部分则易于从水中逃离的双重性质。
-
4
三.SAA种类
按离子类型分类：即按在水溶液中能否解离及解离后的离子
类型（亲水基）结构
-
13
4. 塑料皮革工业：作为新型皮革加脂剂，有专利报道用于热塑 性树脂的抗静电，有抗氧化、抗老化特性。
5. 涂料及冶金工业：在形成涂料或胶黏剂用乳液中的功能及对 胶乳粒度、凝结和稳定性的良好作用；低碳醇磷酸酯是湿法冶金 中重要的萃取剂之一
-
14
2.阳离子SAA
定义：
在水溶液中电离时，亲水基团带正电的SAA。其疏水基与阴离子 表面活性剂相似。
多元醇
烷基酚聚 氧乙烯
聚氧烯烃 整体共聚 物
24
4.两性表面活性剂
定义：通常把亲水基结构中同时含有阴阳离子的表面活性剂称为
两性表面活性剂。
说明：它在酸、碱溶液中，可分别离解成阳离子或阴离子，是近
年来发展速度最快的一类表面活性剂。除了有良好的表面活性、去 污、乳化、分散、润湿作用外，同时具备杀菌、抗静电、柔软等特 性，并有相容性好，易于生物降解的优点，因此在民用和工业应用 日趋扩大。
但目前价格高是其缺点
-
25
分类
甜菜碱系
咪唑啉系
两性表面活性剂
氨基酸系 卵磷脂类
-
26
甜菜碱系
其通式为：
一般R=C12~C18，这种化合物如水能成透明溶液，泡沫多，去污 好，对纤维有保护作用，是两性表面活性剂的代表。
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表面活性剂（Surfactant） 及其应用
表面活性剂的一般结构
表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质
表面活性剂从结构上看均为两亲分子，即同时具有亲 水的极性基团和憎水的非极性基团。
极性头
8－18C 长链烷基等非极性基团
非极性基团：
1. 最常见的是8－18碳的直链烷烃，或环烃等
如 C17H35－，R－
表面活性剂浓度变大
C < CMC
分子在溶液表面 定向排列，表面 张力迅速降低
C ＝ CMC
溶液表面定向排 列已经饱和，表 面张力达到最小 值。开始形成小 胶束
C > CMC
溶液中的分子的憎水 基相互吸引，分子自 发聚集，形成球状、 层状胶束，将憎水基 埋在胶束内部
胶束(micelle)
两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分 会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使 憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接 触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。
(4) 磷酸酯盐 R-OPO32－
常用表面活性剂
2.阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点
(1)伯胺盐 R-NH3＋
(2)季胺盐 CH3
|
季胺盐水溶液具有强杀菌 性，常用作消毒、杀菌剂
例如
C16H33-N+-CH3Br－ |
CH3
十六烷基溴化铵(俗称1631)
(3) 吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+
(1) 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH
俗称平平加系列，具良好湿润性能
(2)烷基酚聚氧乙烯醚 RT-w(Ce6eHn 4)-O(CO2H4O)nH O
Sp俗an称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强O C R
O
(3)聚氧乙烯烷基酰胺 O
O
CR
H(OC2H4)x O
O(C2H4O)zH
可以利用测定 表面张力，电 导率等方法达 到测定临界胶 束浓度的目的
常用表面活性剂性能参数－亲水亲油 平衡值(hydrophile-lipophile balance)
在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当 亲水亲油性的表面活性剂
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物 质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
常用表面活性剂性能参数
1. C20 ：降低溶液表面张力
20mN·m-1 时所需的表面活 性剂浓度, 该值愈小表明表面活性剂在20界mN/m
面的吸附能力愈强。
C20 有效值
2. 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，
杂质的原因
能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。
常用表面活性剂性能参数
等
2. 全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用 氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液 表面张力可低至20mN/m以下
3. 硅化合物类：如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出
H3C
CH3 CH3
C Si
(O
CH3 CH3
CH3
Si )4
CH3
表面活性剂分类
表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类，
表面活性剂
离子型
阳离子型 阴离子型 两性型
非离子型
阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用， 否则可能会发生沉淀而失去活性作用。
常用表面活性剂
1.阴离子表面活性剂 (1) 羧酸盐 RCOO－
例如： 肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等 (2) 磺酸盐 R-SO3－
例如： 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等 (3) 硫酸酯盐 R-OSO3－
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×20
石蜡无亲水基，所以HLB=0 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。
HLB值
根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例 如：HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂；8～10之 间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。
随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现 棒状、层状或球状等多种形状。
球形胶束
棒状胶束
层状胶束
脂质双层与细胞膜
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
临界胶束浓度简称CMC
表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临 界胶束浓度。
在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转 折，如表面张力、电导率、去污能力等
3. 临界胶束浓度 ( CMC ) (Critical Micelle Concentration)
在表面张力对浓度绘制的
曲线 上会出现转折。继续增
加活性剂浓度，表面张力不再
降低，
CMC
表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为 临界胶束浓度。
临界胶束浓度 (critical micelle concentration)
常用表面活性剂
2-CH2COO－
洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂
(2)甜菜碱型 CH3
R-N+-CH2COOCH3
去污力强，对纤维有保护作用
(3) 卵磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂
4.非离子表面活性剂
亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。 稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好，可混合使用
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| |
石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇
O/W乳化剂
表面活性剂的重要作用
表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：
R-CONH(C2H4O)nH
OH
OH
常用作起泡剂、增粘剂
O(C2H4O)yH
(4)多元醇OH 型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物
Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验
Gemini
在Gemini表面活性剂中,两个离子头基是靠联接基团通过化 学键而连接的,由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的 连接,致使其碳氢链间更容易产生强相互作用,即加强了碳氢链间 的疏水结合力,而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被 大大削弱这就是 Gemini 表面活性剂和单链单头基表面活性剂相 比较,具有高表面活性的根本原因。
表面活性剂的一般结构
表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质
表面活性剂从结构上看均为两亲分子，即同时具有亲 水的极性基团和憎水的非极性基团。
极性头
8－18C 长链烷基等非极性基团
非极性基团：
1. 最常见的是8－18碳的直链烷烃，或环烃等
如 C17H35－，R－
表面活性剂浓度变大
C < CMC
分子在溶液表面 定向排列，表面 张力迅速降低
C ＝ CMC
溶液表面定向排 列已经饱和，表 面张力达到最小 值。开始形成小 胶束
C > CMC
溶液中的分子的憎水 基相互吸引，分子自 发聚集，形成球状、 层状胶束，将憎水基 埋在胶束内部
胶束(micelle)
两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分 会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使 憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接 触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。
(4) 磷酸酯盐 R-OPO32－
常用表面活性剂
2.阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点
(1)伯胺盐 R-NH3＋
(2)季胺盐 CH3
|
季胺盐水溶液具有强杀菌 性，常用作消毒、杀菌剂
例如
C16H33-N+-CH3Br－ |
CH3
十六烷基溴化铵(俗称1631)
(3) 吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+
(1) 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH
俗称平平加系列，具良好湿润性能
(2)烷基酚聚氧乙烯醚 RT-w(Ce6eHn 4)-O(CO2H4O)nH O
Sp俗an称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强O C R
O
(3)聚氧乙烯烷基酰胺 O
O
CR
H(OC2H4)x O
O(C2H4O)zH
可以利用测定 表面张力，电 导率等方法达 到测定临界胶 束浓度的目的
常用表面活性剂性能参数－亲水亲油 平衡值(hydrophile-lipophile balance)
在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当 亲水亲油性的表面活性剂
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物 质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
常用表面活性剂性能参数
1. C20 ：降低溶液表面张力
20mN·m-1 时所需的表面活 性剂浓度, 该值愈小表明表面活性剂在20界mN/m
面的吸附能力愈强。
C20 有效值
2. 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，
杂质的原因
能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。
常用表面活性剂性能参数
等
2. 全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用 氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液 表面张力可低至20mN/m以下
3. 硅化合物类：如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出
H3C
CH3 CH3
C Si
(O
CH3 CH3
CH3
Si )4
CH3
表面活性剂分类
表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类，
表面活性剂
离子型
阳离子型 阴离子型 两性型
非离子型
阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用， 否则可能会发生沉淀而失去活性作用。
常用表面活性剂
1.阴离子表面活性剂 (1) 羧酸盐 RCOO－
例如： 肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等 (2) 磺酸盐 R-SO3－
例如： 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等 (3) 硫酸酯盐 R-OSO3－
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×20
石蜡无亲水基，所以HLB=0 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。
HLB值
根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例 如：HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂；8～10之 间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。
随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现 棒状、层状或球状等多种形状。
球形胶束
棒状胶束
层状胶束
脂质双层与细胞膜
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
临界胶束浓度简称CMC
表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临 界胶束浓度。
在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转 折，如表面张力、电导率、去污能力等
3. 临界胶束浓度 ( CMC ) (Critical Micelle Concentration)
在表面张力对浓度绘制的
曲线 上会出现转折。继续增
加活性剂浓度，表面张力不再
降低，
CMC
表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为 临界胶束浓度。
临界胶束浓度 (critical micelle concentration)
常用表面活性剂
2-CH2COO－
洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂
(2)甜菜碱型 CH3
R-N+-CH2COOCH3
去污力强，对纤维有保护作用
(3) 卵磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂
4.非离子表面活性剂
亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。 稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好，可混合使用
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| |
石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇
O/W乳化剂
表面活性剂的重要作用
表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：
R-CONH(C2H4O)nH
OH
OH
常用作起泡剂、增粘剂
O(C2H4O)yH
(4)多元醇OH 型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物
Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验
Gemini
在Gemini表面活性剂中,两个离子头基是靠联接基团通过化 学键而连接的,由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的 连接,致使其碳氢链间更容易产生强相互作用,即加强了碳氢链间 的疏水结合力,而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被 大大削弱这就是 Gemini 表面活性剂和单链单头基表面活性剂相 比较,具有高表面活性的根本原因。