3表面活性剂的性能与应用原理111页PPT
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第三章表面活性剂的重要作用ppt课件
c、原油采收
含表面活性剂的胶束溶液能润湿岩层，溶 解大量原油，可洗下附着在岩层上的大量原 油，提高原油采收率。
3.1.2 胶团与胶团催化
1、胶团催化的机理 (1)、浓集作用
反应物通过疏水作用 和静电作用相体积很 小的胶团中或胶团表 面浓集是提高反应速 率的最重要原因。
❖ 当增溶的反应底物的可反应基团采取适宜定向方式， 能与反应离子进行有效碰撞反应可发生。 ❖ 胶团可增溶底物，但却排斥反应离子或不能有效吸引 时将抑制反应。增溶程度越深，抑制越显著。
3.2 去污作用
油性污垢、固体污垢、特殊污垢（糖、血、盐）
1、污垢的沾附 a、机械力沾附
灰尘等机械污物，较易除去。 b、分子间力沾附
分子间相互吸引，静电作用，是污垢沾附 的主要原因。
c、化学键力沾附 蛋白质、血污、钢笔水、果汁等能与织物
表面的-OH形成氢键或离子键，须采取特殊的 化学方法去除。
2、洗涤作用原理 A、液体污垢
d、液晶形成机理
水合后的表面活性剂能渗入到脂肪醇和高级 醇类极性油污内，形成三组分液晶。
e、结晶集合体破坏机理
沾附于衣物上的烃和甘油形成结晶集合体， 它不能和表面活性剂形成液晶，表面活性剂渗 透到液晶中使液晶被破坏导致分散除去。
f、化学反应去污机理
脂肪酸类油污在碱性洗涤液中发生皂化反应 ，生成水溶性脂肪酸皂而被溶解除去。
月桂酸钾溶液浓度对2-硝基二苯胺 增溶作用的影响
3、增溶作用机制
a.非极性的碳氢链溶于胶束内部。 b.极性长链有机物（醇、胺等）与胶束中的表面活性 剂分子一起穿插排列而溶解。
c不易溶于水也不易溶于油 的有机物（染料、苯二甲酸 二甲酯等）以吸附于胶束表 面的形式而溶解。 d.极性有机物（甲苯酚等） 被包覆在非离子表面活性剂 胶束的聚氧乙烯“外壳”中， 即溶于亲水的极性链中。
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。
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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
表面活性剂作用原理 PPT
聚氧乙烯型
HLB值=
皂化值不易得到的
离子型
HLB=∑(亲水基团HLB)+∑(亲油基团HLB)+7
混合型 HLB混合=∑(HLBi ×qi)
2.3.1.2 HLB与表面活性剂应用关系
亲油 | 亲水
HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 | |消泡| — | | 润湿剂 |—增溶剂——|
2.2 表面活性剂胶束
2.2.1 胶束的形成
胶束结构示意图
2.2.2 临界胶束浓度 CMC Critical Micell Concentration
表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分 子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部 也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束， 这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。
第二章
表面活性剂的作用原理
2.1 表面张力与表面活性
当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚 度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区体，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。 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。
表面活性剂的碳氢链长 碳氢链分支 极性基团的位置 碳氢链中其它取代基的影响 疏水链的性质 亲水基团的种类 温度 离子型 Krafft point 非离子型 浊点 cloud point
2.2.3 胶束的形状和大小
球 状
2.2.4 胶束的作用
乳化作用 泡沫作用 分散作用 增溶作用
催化作用
2.3 表面活性剂结构与性能的关系
气-液界面
气-固界面
液-液界面
液-固界面
固-固界面
3-表面活性剂的性能与应用原理(共110张)
其中阴离子部分为 羧酸盐，阳离子为 胺盐的称氨基酸型、 阳离子部分由季铵 盐构成的则称为甜 菜碱性
33
第33页，共110页。
非离子 SAA (lízǐ)
定义
– 在水中不电离，其亲水基主要是由一定数 量的含氧基团(一般为醚键或羟基)构成的 saa
种类
用途
34 第34页，共110页。
SAA (lízǐ)
1 saa结构特征 2 SAA 种类
16 第16页，共110页。
1 saa结构特征（掌握(zhǎngwò)）
分子中具两亲 结构
– 极性基团：亲 水基
– 非极性基团 (长链烃基)： 亲油基/疏水 基
17
第17页，共110页。
2 SAA 种类(zhǒnglèi)
概述 种类
18
第18页，共110页。
23
第23页，共110页。
脂肪(zhīfáng)族羧酸盐(RCOO-M+)
亲水基为羧基
包括高级脂肪酸的钾、钠、铵盐以及三 乙醇铵盐。如肥皂
是历史上开发最早的阴离子表面活性剂， 也是重要的洗涤剂，目前仍是皮肤清洁 剂的重要品种
24
第24页，共110页。
磺酸盐(R—SO3-M+)
亲水基为为磺酸根(R--S03-) 包括烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、 α-烯
液－液、液－气
表面
– 两相中一相为气相时形成 的界面
– 固－气、液－气
说明
– 界面实际上并不是一个几何 面，它通常是约几个分子厚 度的过渡区
6
第6页，共110页。
表面张力
(biǎomiànzhānglì)
现象
– 存在表面张力导致
产生原因、定义
导致结果
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第33页，共110页。
非离子 SAA (lízǐ)
定义
– 在水中不电离，其亲水基主要是由一定数 量的含氧基团(一般为醚键或羟基)构成的 saa
种类
用途
34 第34页，共110页。
SAA (lízǐ)
1 saa结构特征 2 SAA 种类
16 第16页，共110页。
1 saa结构特征（掌握(zhǎngwò)）
分子中具两亲 结构
– 极性基团：亲 水基
– 非极性基团 (长链烃基)： 亲油基/疏水 基
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第17页，共110页。
2 SAA 种类(zhǒnglèi)
概述 种类
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第18页，共110页。
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第23页，共110页。
脂肪(zhīfáng)族羧酸盐(RCOO-M+)
亲水基为羧基
包括高级脂肪酸的钾、钠、铵盐以及三 乙醇铵盐。如肥皂
是历史上开发最早的阴离子表面活性剂， 也是重要的洗涤剂，目前仍是皮肤清洁 剂的重要品种
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第24页，共110页。
磺酸盐(R—SO3-M+)
亲水基为为磺酸根(R--S03-) 包括烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、 α-烯
液－液、液－气
表面
– 两相中一相为气相时形成 的界面
– 固－气、液－气
说明
– 界面实际上并不是一个几何 面，它通常是约几个分子厚 度的过渡区
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第6页，共110页。
表面张力
(biǎomiànzhānglì)
现象
– 存在表面张力导致
产生原因、定义
导致结果
第三章-表面活性剂PPT课件
7）阴离子表面活性剂是家用洗涤剂、工业 洗涤剂、干洗剂和润湿剂的重要成分。
2021
8
3.2.1 阴离子表面活性剂
分类
1、肥皂类
系高级脂肪酸的盐，通式： (RCOOˉ）n M。脂肪酸烃R一 般为11~17个碳 的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。 根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂 和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。 但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可 使之盐析。
胶束聚集数增大
形成新的胶团
临界胶束浓度：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度
0.002%-0.5% (0.0001mol/L-0.02mol/L)
2021
20
3.4 临界胶束浓度
2021
21
3.4 临界胶束浓度
CMC是表面活性剂表面活性的一种度量。 形成胶束所需要的浓度愈低；
CMC愈小
达到表面饱和吸附的浓度愈低； 使表面张力降到最低值所需浓度愈低；
2021
阴离子型
RCOONa
R洗SO涤3N、a R去OS污O3性Na
好
ROPO3Na
4
3.2.1 阴离子表面活性剂
起作用的部分是阴离子
特性
1）溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即 在较低的一段温度范围内溶解度随温度上升非常 缓慢，当温度上升到某一定值时溶解度随温度上 升而迅速增大，这个温度叫做表面活性剂的克拉 夫点（Krafft point)。一般离子型表面活性剂 都有Krafft点。
②如果表面活性剂的疏水基相同，亲水基使cmc增大的顺序是：
离子型
C O O ->S O 3 ->O S O 3 -
非离子型 聚氧乙烯单元数目增大，cmc略有增大。
2021
8
3.2.1 阴离子表面活性剂
分类
1、肥皂类
系高级脂肪酸的盐，通式： (RCOOˉ）n M。脂肪酸烃R一 般为11~17个碳 的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。 根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂 和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。 但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可 使之盐析。
胶束聚集数增大
形成新的胶团
临界胶束浓度：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度
0.002%-0.5% (0.0001mol/L-0.02mol/L)
2021
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3.4 临界胶束浓度
2021
21
3.4 临界胶束浓度
CMC是表面活性剂表面活性的一种度量。 形成胶束所需要的浓度愈低；
CMC愈小
达到表面饱和吸附的浓度愈低； 使表面张力降到最低值所需浓度愈低；
2021
阴离子型
RCOONa
R洗SO涤3N、a R去OS污O3性Na
好
ROPO3Na
4
3.2.1 阴离子表面活性剂
起作用的部分是阴离子
特性
1）溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即 在较低的一段温度范围内溶解度随温度上升非常 缓慢，当温度上升到某一定值时溶解度随温度上 升而迅速增大，这个温度叫做表面活性剂的克拉 夫点（Krafft point)。一般离子型表面活性剂 都有Krafft点。
②如果表面活性剂的疏水基相同，亲水基使cmc增大的顺序是：
离子型
C O O ->S O 3 ->O S O 3 -
非离子型 聚氧乙烯单元数目增大，cmc略有增大。
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种类和用途
说明：阴离子表面活性剂的
水溶液一般呈中性或碱性，
因此一般在中性或碱性环境
下使用
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阴离子SAA种类和用途
22
脂肪族羧酸盐(RCOO-M+)
亲水基为羧基
包括高级脂肪酸的钾、钠、铵盐以及三 乙醇铵盐。如肥皂
是历史上开发最早Biblioteka 阴离子表面活性剂， 也是重要的洗涤剂，目前仍是皮肤清洁 剂的重要品种
– 表面能等于表面张力(σ)和表面积(A)的乘 积，即： E =σ · A
11
3.1.2 表面活性剂定义
纯溶剂的表面张力
– 定值（恒T、P） – 纯液体表面能的降低只能通过缩小表面积来实
现(叶面的水滴、水银球为球形的原因)：E =σ · A
溶液的表面张力：可变（恒T、P下）
SAA定义
12
溶液的表面张力（可随溶质浓度而变 ）
定义
9
表面张力定义
宏观表现为液体表面有收缩趋势（从而 处于表面层内分子数减少），或者说表 面恒有一种抵抗表面扩张的力，即表面 张力（σ，亦有用γ表示的）
其物理意义是垂直作用于单位长度相表 面上的力。单位为：N · m-1
10
导致结果
体系表面积越大、能量越高（界面相同）
– 表面层分子要比内部分子多出一部分能量， 即表面能(E)
前两种常见
18
saa种类（按离子类型）（掌握）
概述 阴离子SAA 阳离子SAA 两性离子SAA 非离子SAA
特种表面活性剂
19
按离子类型分类：即按在水溶液中能否解
离及解离后离子类型（亲水基结构）分类
20
阴离子SAA
定义
– 在水中电离后，亲水基团 带负电荷的表面活性剂称 为阴离子表面活性剂
– 存在表面张力导致
产生原因、定义 导致结果
6
现象
露珠在荷叶、草叶 上呈球形而不是铺 在叶面上
水银落到地上散落 呈小球而不是其它 形状
曲别针或一角硬币 可浮在水面
7
捅破有棉线肥皂水的肥皂膜
8
表面张力产生原因、定义
原因
– 液体内部分子受力平 衡
– 表面层分子受力不平 衡；合力指向液体内 部，表面层分子有被 拉进液体内部趋势
17
概述（常见分类方法）
按SAA在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型
– 非离子型、离子型（阴离子、阳离子和两性SAA）
按用途分类
– 如润湿剂、渗透剂、乳化剂、分散剂、柔软剂、抗静电剂、洗涤 剂等
按SAA在水和油中的溶解性
– 水溶性和油溶性SAA
按分子量分类
– 分子量大于10 000者称为高分子SAA；分子量在1000～10 000的 称为中分子量SAA；分子量在100～1000的称为低分子量SAA
无处不在的SAA
绿茶冰淇淋配方： 绿茶汁5％，全脂淡乳粉9.3
％，稀奶油25％，甘油硬脂 酸脂0.2％，白砂糖15％， 明胶0.4％，羧甲基纤维素 钠0.1％，水45％。
制备工艺
– 白砂糖、稀奶油、全脂淡奶粉、 稳定剂、乳化剂、水 →混合配料 →均质→杀菌→冷却→加茶汁→ 老化→凝冻→灌注→包装 →检验 →成品。
用途
– 烷基苯磺酸钠去污力强、起泡力和泡沫稳定性以及化 学稳定性好、而且原料来源充足、生产成本低，在民 用和工业用清洗剂中有着广泛的用途
– 是阴离子表面活性剂中最重要的一种品种，也是中国 合成洗涤剂的主要活性成分。
26
烷基磺酸盐(AS和SAS)
通式为RSO3M(M为碱金属或碱土金属)，R为C12～C20 范围的烷基，其中以十六烷基磺酸盐性能最好，国内商 品名为601洗涤剂
甘油硬脂酸脂
– SAA:食品乳化剂 – 作用：
乳化、分散、发泡 保型性的改善：
– 增加室温下冰淇淋的耐热 性
贮藏性的改善： – 减少贮藏中制品的变化
防止或控制粗大冰晶形成，使 冰淇淋的组织细腻
1
其它
塑料制品中的抗静 电剂
洗涤用品 化妆品 车用化学品等等
2
3.1.1 表面活性剂（SAA）的定义
13
SAA定义 (掌握）
以很低的浓度就能显著降低溶剂的表面 张力的物质
14
3.1.3 SAA的分类、结构特征
1 saa结构特征 2 SAA 种类
15
1 saa结构特征（掌握）
分子中具两 亲结构
– 极性基团： 亲水基
– 非极性基团 (长链烃基)： 亲油基/疏水 基
16
2 SAA 种类
概述 种类
它的毒性和对皮肤的刺激性都比LAS低，生物降解性好， 是具有很好水溶性、润湿力、除油力的洗涤剂。
用途
– 是配制重垢液体洗涤剂的主要原料。可做个人卫生盥洗制品、 各种洗衣物以及硬表面清洗剂
使用时常与醇醚硫酸(AES)，α—烯烃磺酸盐(AOS)复配， 以弥补SAS在硬水中泡沫性差的缺点
27
α-烯烃磺酸盐
与磺酸盐区别
– 结构：硫酸酯盐中的硫原子不与烃基中的碳原子直接 相连
– 性质：最大区别在于硫酸酯盐在酸性条件下可以发生 水解
主要种类：有脂肪醇硫酸酯盐(FAS或AS）和脂肪
醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐（AES）两类
25
烷基苯磺酸盐
种类
– 直链烷基苯（LAS）：易降解 – 支链烷基苯ABS：不易降解，目前已基本被LAS取代
第一类：曲线3
– 增加略有上升，常接近于直线
– 如NaCl溶液
第二类：曲线2
– 增加而逐渐下降
– 在浓度很稀时下降较快，随浓 度增加下降变慢
– 如丁醇溶液
第三类：曲线1
– 在溶液浓度较稀时，表面张力 急剧下降
– 当溶液的浓度达到一定值后， 溶液的表面张力就不再下降了
如十二烷基苯磺酸钠
– SAA
表面张力 表面活性剂定义
3
3.1.1 表面张力
表面 表面张力
4
表面
界面：
– 相与相之间的接触面 – 固－液、固－固、固－气、
液－液、液－气
表面
– 两相中一相为气相时形成 的界面
– 固－气、液－气
说明
– 界面实际上并不是一个几 何面，它通常是约几个分 子厚度的过渡区
5
表面张力
现象
23
磺酸盐(R—SO3-M+)
亲水基为为磺酸根(R--S03-) 包括烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、 α-烯
烃磺酸盐、α-磺基单羧酸酯、脂肪酸磺 烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸 盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基 甘油醚磺酸盐等多种类型。
24
硫酸酯盐
脂肪族二元酸与醇类发生酯化反应生成硫酸单酯 和硫酸双酯，硫酸单酯和碱中和生成的盐叫硫酸 酯盐。 RO--SO2—ONa（R—OSO3Na）
在硬水中和有肥皂存在时具有很好的起泡 力和优良的去污力；毒性低、对皮肤刺激 性小、性能温和