第三章表面活性剂

浮游选矿的原理图
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。
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。
（4）洗涤作用
洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加 对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、 占领清洁表面不被再次污染等功能。
⑴ 胺盐型 R-NH2·HCl R-NH(CH3)·HCl伯胺盐 R-NH3＋
(2)季铵盐型 R – N+(CH3)3Cl¯
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)其它型：吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+
第三章 表面活性剂
问题
• 水在荷叶表面 呈什么形状？
• 滴形
• 概述 • 阴离子表面活性剂 • 阳离子表面活性剂 • 两性表面活性剂 • 非离子表面活性剂
第一节 概述
1 一、定义 、结构特点、分类
2
二、活性原理、活性作用
3
三、亲水、亲油平衡值
4
四、 工业应用
• 表面活性剂是一大类有机化合物，他们的性质 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。
(3)磺酸盐型
R-SO3Na
例如： 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等
(4)磷酸酯型
R-OPO3Na
在阴离子表面活性剂中，最重要的是直链烷基苯磺酸
盐，它是洗涤剂和清洗剂中最重要的表面活性剂。随着
生产技术的进步，脂肪醇醚和脂肪醇硫酸盐的产量也有 了大幅上升。
（2）阳离子表面活性剂
这类表面活性剂在水溶液中能解离出带正电荷的亲水性 基团，具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点。
乳状液转化:W/O---O/W 乳状液的破坏：使两相分离.
（3）发泡与消泡
• 泡沫是指气体分散在液体中的分散体系。
泡 沫 的 存 在
起泡作用
“泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的 表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜， 包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡 沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡 剂。
表面活性剂的浓度变化及其活动情况
临界胶束浓度CMC
• 表面活性剂开始形成胶束的浓度 为临界胶束浓度，简称CMC。
• CMC是反映表面活性剂的一个重 要指标。
• 表面活性剂形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓 度（CMC）。高于或低于临界胶束浓度时，水溶液的 表面张力及其他许多物理性质都有很大的差异。因 此，表面活性剂溶液只有当其浓度稍大于临界胶束 浓度时，才能充分显示其作用。
阳离子表面活性剂中最重要的是双十八烷基双
甲基氯化铵(C18H37)2 N+(CH3)2Cl¯，季铵盐氮原子 上的正电荷为分子提供了水溶性，它主要用作纺
织品的柔软剂和抗静电剂。
洁尔灭、新洁尔灭、氯化苯甲烃铵等。本类 因有很强的杀菌作用，故主要用于皮肤、粘膜、 手术器械等的消毒。某些品种如苯扎氯铵，可作 为抑菌剂用于眼用溶液。
亲 油 基
亲水基
（2）溶解性
表面活性剂至少应溶于液相中的某一相。
（3）表面吸附
表面活性剂的溶解，使溶液表面自由能降低，产 生表面吸附，在达到平衡时，表面活性剂在界面 上的浓度大于溶液整体中的浓度。
（4）界面定向
吸附在界面上的表面活性剂分子，定向排列成 分子膜，覆盖于界面上。 • 为了达到稳定, 表面活性剂溶于水时，可以采 取两种方式: • 1.在液面形成单分子膜。 • 2.形成“胶束”。
洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂
②甜菜碱型
CH3 R-N+-CH2COO- 去污力强，对纤维有保护作用
CH3
③咪唑啉型
卵磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂
（4）非离子型表面活性剂
这类表面活性剂溶于水后不离解成离子，因而没 有带电荷的基团，但同样具有亲水性和亲油性。按其 亲水基结构可分为以下四类：
液滴大 小
外观
大滴 ＞1um 0.1－ 1um
0.05－ 0.1um
可分辨 白色乳 蓝白色乳 灰色半透
的灰相 状液 状液
明
＜ 0.05um
透明液
乳化现象
水
油
乳
化
水
油剂 乳
化
液
1.水包油乳状液，用O/W表示。内相为油，外 相为水，这种乳状液能用水稀释，如牛奶等。
2.油包水乳状液，用W/O表示。内相为水，外 相为油，如油井中喷出的原油。
①醚型 R―O (C2H4O)n H 其亲水基为氧乙烯 基 (OCH2 CH2 )n
②酯型 多元醇的脂肪酸酯
∣ H—C—OH
∣ H—C—OH
∣
③醚酯型 多元醇脂肪酸酯的氧乙烯醚 R—COOR′(OCH2CH2 )n OH
•
• ④多元醇型 R—R—COOCH2(CHOH)3H，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
表面张力
• 定义：液面各部分间相互吸引的力叫表面张力。 • 性质：在表面张力的作用下，液体表面有收缩
到最小的趋势。 • 如水龙头滴水，水滴趋向球形（忽视重力作用）
一、定义 、结构特点、分类
1、表面活性剂定义：指在溶剂中加入很少量即 能显著降低溶剂表面张力，改变体系界面状态的 物质 。
• 表面活性剂可以产生润湿或反润湿，乳化或破乳，分散 或凝集，起泡或消泡，增溶等一系列作用。素有"工业味 精"之美称，广泛应用于洗涤剂、纺织、皮革、造纸、塑 料、橡胶、农药、冶金、矿业、医药、建筑、化妆品等工 业。它是精细化工最重要的产品之一。
• 最早的表面活性剂——肥皂
• 表面活性剂分子在溶液中和界面上可以自行结合 形成有序组合体，从而在各种重要过程，如润湿、 铺展、起泡、乳化、加溶、分散、洗涤中发挥重要 作用。
提问
•
什么是表面？
• 表面：物体与空气/饱和蒸汽等相接触的表面
• 界面：两相物质间的接触层，即物质相与相之间的 分界面称为界面。包括气液、气固、液液、固固和 固液五种。其中包含气相的界面叫表面，包括液体 表面、固体表面。
（5）特殊表面活性剂
• 含氟、硅、磷、硼
硅氧烷表面活性剂具有化妆品配方要求的润滑性、光泽、 调理性、耐水性和特殊触感等良好特性在这一领域应用前景 很好。
大多用于洗发剂、护发素和调理香波中。它们能改善头 发的梳理性、光泽和触感。
表3-1 表 面 活 性 剂 的 分 类
二、表面活性剂的活性原理及活性作用
2、 表面活性剂的结构特点
• （1）双亲性 （2）溶解性 （3）表面吸附 （4）界面定向 （5）形成胶束 （6）多功能性
（1）双亲性
表面活性剂的分子结构具有不对称的极性的特 点，分子中同时含有亲水性的极性基团和亲油性的 非极性基团——亲水基和亲油基，因此，表面活性 剂具有既亲水又亲油的双亲性。
亲水（疏油）基团的定义：具有极性的 易溶于水的部分。 亲油（疏水）基团的定义：具有非极性 的不溶于水而易溶于油的部分。
渗透作用
• 借助活性剂来增大液体渗透至物体内部的作用。 • 润湿及渗透作用的实质上都是水溶液表面张力
下降的结果 。
（2）乳化和分散作用
• 乳状液是指一种或多种液珠形式分散在 与它不相混溶的液体中构成的分散体系。
• 由于体系呈现乳白色而被称为乳状液。 • 形成乳状液的过程称乳化。
液滴大小对分散体系外观的影响
也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药 过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂 降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。
表面活性剂用于矿石的浮选
首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水 中加入捕集剂和起泡剂等表面活性剂。
搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡 聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集 的目的。
不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清 除。
• 1、有吸附不同界面的倾向，有规律定向排列 • 2、在溶液中倾向于聚集在一起，形成束状结构，
叫胶束。 • 表面活性剂的活性：界面吸附、定向排列、生
成胶束和双亲媒性是表面活性剂的基本性质。
（2）表面张力
• 垂直作用于液体表面上任一单位长度，并与液 面相切的收缩表面的力称为表面张力。表面张力的 单位用N/m表示。表面活性剂最大特性之一就是即 使在较低浓度下也能显著降低溶剂的表面张力。
2、表面活性剂的活性作用
(1)润湿和渗透作用 （2）乳化和分散作用 （3）发泡和消泡作用 （4）洗涤作用 （5）增溶作用
(1)润湿和渗透作用
• 例子：水润湿玻璃，加入表面活性剂润湿容 易；水滴在石蜡上，石蜡几乎不被润湿，加入少 量表面活性剂石蜡就容易被润湿了；较厚的毛毡 或棉絮放入水中，很难渗透，加入一些表面活性 剂就容易浸透了。
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。
（1）阴离子表面活性剂
这类表面活性剂在水溶液中能解离出带负电 荷的亲水性基团，按其亲水基又可分为：
⑴ 羧酸盐型 R-COONa
例如： 肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等
(2)硫酸酯型
R-OSO3Na
1、表面活性剂的活性原理
（1）具有双亲媒性结构
表面活性剂的分子具有不对称的双亲媒性结 构，含有长的非极性链，一般是长碳链的碳氢化 合物；它能溶于油而不溶于水，分子的这一端被 称为亲油端或疏水端，另一端则是水溶性的，被 称为亲水端。所以表面活性剂分子具有亲水和亲 油的双重性质。
肥皂的分子结构
表面活性剂的活性