第一章 表面活性剂的功能及其作用
表面活性剂的功能及其作用
第一节 表面活性剂在溶液中的状态
2.表面活性剂的溶解度
（1）临界溶解温度（克拉夫特点） 离子型表面活 性剂在水中的溶解度随温度的上升逐渐增加，当达到某一 特定温度时，溶解度急剧陡升，该温度称为临界溶解温度 （Krafft Point），以Tk表示。
（2）表面活性剂的浊点 非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度上升而降低，升
至某一温度，溶液出现浑浊，经放置或离心可得到富胶团和贫 胶团两个液相，这个温度称为该表面活性剂的浊点(Tp)。这个 现象是可逆的，溶液冷却后，即可恢复成均相。
出现浊点的原因是：非离子表面活性剂通过它的极性基与水形 成氢键，温度升高不利于氢键的形成。温度升高到一定程度， 非离子表面活性剂与水的结合减弱，水溶性降低，溶液出现浑 浊。
此时溶液的表面张力降至最低，溶液中的表面活性剂会从 单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚集物，即形成胶 团。表面活性剂中开始大量形成胶团的浓度叫临界胶团浓 度（cmc）。当溶液的浓度达到临界胶团浓度之后，若浓 度再继续增加，溶液的表面张力几乎不再下降，只是溶液 中的胶团数目和聚集数增加，如图1-3d所示。此状态相当 于图1-2曲线上的水平部分。
图1-3为按a、b、c、d顺序，逐渐增加表面活性剂的浓度，水溶液
中表面活性剂的活动情况。浓度极低时，如图1-3a，接近纯水状态。 如果稍微增加表面活性剂的浓度，水中的表面活性剂分子也三三 两两地聚集到一起，疏水基互相靠在一起，开始形成如图1-3b所 示的小胶团。浓度进一步增大，当溶液达到饱和吸附时，形成紧 密排列的单分子膜，如图1-3c所示。
同类型表面活性剂的临界胶团浓度随疏水基增大而 降低，这是由于表面活性剂分子或离子间的疏水相互作 用随疏水基变大而增强。
离子型表面活性剂的cmc随碳原子数变化呈现一定 规律：同系物每增加一个碳原子，cmc下降约一半。
表面活性剂的七大作用精选全文完整版
精选全文完整版表面活性剂的七大作用(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--表面活性剂的七大作用！1润湿作用要求：HLB：7-9所谓润湿即固体表面吸附的气体为液体所取代的现象, 能增强这一取代能力的物质称为润湿剂。
润湿一般分为三类∋接触润湿一沾湿( 浸入润湿一浸湿( 铺展润湿一铺展。
其中铺展是润湿的最高标准, 常以铺展系数) 作为体系之间润湿性能的指标。
此外, 接触角大小也是润湿好坏的判据使用表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。
农药行业中在粒剂及供喷粉用的粉剂中，有的也含有一定量的表面活性剂，其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量，提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积，提高防病、治病效果。
在化妆品行业中，做为乳化剂是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。
2胶束与增溶作用要求：C>CMC （ HLB13~18）表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。
当其浓度高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。
增溶体系为热力学平衡体系；CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高；温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点， Krafft点越高，其临界胶束浓度越小。
对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。
在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。
非极性有机物如苯在水中溶解度很小, 加入油酸钠等表面活性剂后, 苯在水中的溶解度大大增加, 这称为增溶作用。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的, 增溶的苯不是均匀分散在水中, 而是分散在油酸根分子形成的胶束中。
经X射线衍射证实, 增溶后各种胶束都有不同程度的增大, 而整个溶液的的依数性变化不大。
表面活性剂的作用及其应用
表面活性剂的作用及其应用表面活性剂作为一种重要的化学物质，在日常生活中扮演着非常重要的角色，从洁面用品到食品添加剂，从农业杀虫剂到制药原料，表面活性剂无处不在，可谓是现代生活的必备品。
那么，表面活性剂到底是什么，它在哪些方面具有重要的作用呢？本文将从理论和实践两个方面来对表面活性剂进行探究。
一、表面活性剂的理论基础表面活性剂，又称表面活性分子，是一类分子结构具有亲水和疏水两种不同区域的化合物。
它们的分子结构中包含着两个部分，一部分是亲水性较强的“头部”(或称为“极性基团”)，这个部分可以与水形成氢键相互作用，因此也被称为水溶性基团；另一部分则是亲水性较弱的“尾部”(或称为“非极性基团”)，它们可用于与非极性物质作用。
表面活性剂的这种分子结构使得它们在水中可以形成胶束，即亲水性的“头部”朝向水相，而疏水性的“尾部”则朝向胶束内部，从而使胶束能够承载疏水性物质，如油脂、污垢等，同时也能够稳定乳液和泡沫等。
二、表面活性剂的作用1. 清洁剂由于表面活性剂具有胶束形成的特性，因此它们能够将非极性化合物包裹在胶束内部，使之分散在水中，从而改善了清洁效果。
此外，表面活性剂还具有增溶作用，能够促进清洁剂中的成分相互混合并均匀分布，进一步提高清洁效果。
2. 食品添加剂在食品制造过程中，表面活性剂被广泛应用于乳化、泡沫化和增稠等方面。
例如，在乳制品生产中，表面活性剂被用于稳定脂质和水相之间的界面，从而防止乳化液“分层”；在烘焙食品中，表面活性剂则被用于增强面团的韧性，使得制成的蛋糕、面包等食品口感更好。
3. 医药制剂表面活性剂在医药制剂中也被广泛应用。
例如，在磺胺类抗生素中，表面活性剂被用于促进药物的溶解和吸收；在麻醉剂中，表面活性剂则被用于稳定药物的微小颗粒，从而使麻醉剂更加稳定和有效。
三、表面活性剂的应用1. 洗涤剂洗涤剂是应用最广泛的表面活性剂制品之一。
洗涤剂常常包括清洁剂、润滑剂、增稠剂等多种成分，这些成分的共同作用可以有效地去除污垢和油脂，保护被清洗物品的表面，并且具有增进清洁效果的作用。
表面活性剂的功能
表面活性剂的功能表面活性剂是一种化学物质，广泛应用于各个领域。
它具有许多重要的功能，下面将介绍其中几个主要的功能。
第一，表面活性剂具有降低液体表面张力的功能。
液体的表面张力是指液体表面上分子间的相互牵引力。
表面活性剂能够吸附在液体表面，并与液体分子相互作用，破坏液体表面分子间的牵引力，从而降低液体的表面张力。
这使得液体更容易湿润固体表面，并能够提高液体的流动性。
第二，表面活性剂具有增强溶解度的功能。
由于表面活性剂的结构具有亲水和疏水基团，它们能够在水和油之间形成一种结构称为胶束。
胶束是一种由表面活性剂分子组成的小颗粒，其疏水基团朝向胶束的内部，亲水基团朝向胶束的外部，从而将疏水物质包围在内部。
这种结构能够增强疏水物质在水中的溶解度，使其更易被水所接受。
第三，表面活性剂具有分散、乳化和稳定液体混合物的功能。
由于表面活性剂的两性性质，它们能够将不相溶的液体分散在一起，并形成稳定的乳状液体。
这在制药、食品和化妆品等领域中得到了广泛应用。
例如，在药物制剂中，表面活性剂能够将水溶性药物和油溶性药物结合在一起，提高药物的稳定性和溶解度。
第四，表面活性剂具有减少液滴的表面张力的功能。
在农业领域中，表面活性剂被用作农药的助剂。
它们能够降低液滴的表面张力，使液滴更好地附着在作物上，并提高农药的吸收效率。
此外，表面活性剂还能够改善土壤的渗透性，促进植物根系的生长和发育。
除了上述功能外，表面活性剂还具有抗静电、抗沉积、防锈、抗腐蚀等多种功能。
总的来说，表面活性剂的功能非常广泛，不仅可以改变液体的性质，提高液体的使用性能，还可以在各个领域中发挥重要的作用。
然而，由于表面活性剂会对环境产生一定的影响，因此在应用过程中需要合理使用，并加强对其环境和健康风险的研究。
表面活性剂的作用
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
具有消泡作用的物质:
植物油、矿物油、硅油、 液态高级醇、长链脂肪 酸钙盐、一些非离子表 面活性剂如环氧丙烷缩 合物、硬脂酸环氧乙烷 缩合物等。
表面活性剂的洗涤与去污作用
洗涤和去污: 从一种物质（基质）表面把另外的 物质（一种或数种）除掉，使之成为清洁的 物质。
放电平衡, 防止了纤维表面的静电
积累 抗静电作用
表面活性剂乳液
• 乳液类型及其辨别 • 水包油型乳液，以O/W表示； • 油包水型乳液，以W/O表示； • 乳液类型的辨别: • 常用电导法: O/W >W/O • 需要指出的是: • 1.在制革中普遍应用的是O/W型乳液； • 2.乳液是热力学不稳定体系（形成乳
液时，两液体的界面增大）
影响乳液类型的因素
γSG － γLG = γGL. cosθ θ＞900，称之为不润湿； θ＜900，称之为润湿； θ＝00， 称之为铺展。
表面活性剂润湿作用的几个相关概念
• 润湿过程: 铺展润湿、粘附润湿和浸入润湿。 • 铺展润湿: 一种液体与基质（常为固体）接
触并在其上进行铺展时，将从基质表面取代 另一种流体（如空气） • 粘附润湿: 液体与基质接触并粘附在基质上 的润湿 • 浸入润湿: 基质与液体接触润湿时完全被液 体浸没
表面活性剂的发泡与消泡作用
• 几个基本概念
• 1.泡沫: 气体和液体 构成的两相系统，是气 体分散在一个连续液相 中的现象。当将空气通 入含有表面活性剂（如 洗衣粉）的溶液时，表 面气泡具有双重壁膜。
• 2.发泡作用: 能使气 泡稳定存在的作用。用 以发泡的表面活性剂叫 发泡剂或起泡剂。
表面活性剂的主要功能
表面活性剂的主要功能（一）润湿作用当固体与液体接触时，原来的固/气、液/气界面消失而形成了新的固/液界面，这一过程称为润湿。
如纺织纤维是一种多孔性物质，有着巨大的表面，当溶液沿着纤维铺展时，会进入纤维间的空隙，并将空气驱赶出去，把原来的空气/纤维界面变成液体/纤维界面，就是一个典型的润湿过程；而溶液同时会进入纤维内部，这一过程则称为渗透。
帮助润湿和渗透作用发生的表面活性剂称为润湿剂和渗透剂。
把不同液体滴在同一固体表面，可以看到两种不同的现象。
一种是液滴很快在固体表面铺展开形成液∕固新界面，这种情况叫润湿，如图（a）和图（b）所示。
把气∕液界面通过液体与固∕液界面之间的夹角称为接触角，可以看出在润湿的情况下接触角小于90°。
另一种情况是液体不在固体表面上铺展，而是在固体表面缩成一液珠，如把水滴加到固体石蜡表面所形成的现象，这种情况叫不润湿，如图（c）和图（d）所示，此时的接触角大于90°。
通常可通过液体在固体表面受力达到平衡时所形成的接触角的大小来判断润湿或不润湿。
当在水滴中加入表面活性剂时，由于表面活性剂具有降低气∕液界面张力和液/固界面张力的作用，会改变上述受力关系，导致水滴可以在石蜡表面铺展，由不润湿变为润湿。
（二）乳化作用乳化作用是指两种互不相溶液的液体（如油和水），其中一种液体以极小的粒子（粒径为10-8~10-5m）均匀地分散到另一种液体中形成乳状液的作用。
把油滴分散到水中称为水包油型乳状液（O/W），水滴分散到油中则称为油包水型乳状液体（W/O）。
把能帮助乳化作用的表面活性剂称为乳化剂。
作乳化剂使用的表面活性剂有稳定和保护两种作用。
（1）稳定作用乳化剂有降低两种液体间界面张力而使混合体系达到稳定的作用。
因为当油（或水）在水（或油）中分散成许多微小粒子时，扩大了它们之间的接触面积，导致体系能位增加而处于不稳定状态。
当加入乳化剂时，乳化剂分子的亲油基吸附在油滴微粒表面而亲水基伸入水中，并在油滴表面定向排列形成一层亲水性分子膜，使油∕水界面张力降低，降低了体系的能位并且减少了油滴间吸引力，防止油滴聚集后重新分为两层。
表面活性剂的基本性质及作用
新型绿色表面活性剂的研究与开发
1
新型绿色表面活性剂是指具有环保、低毒、生物 可降解等优点的表面活性剂，如糖基表面活性剂、 磷脂表面活性剂等。
2
新型绿色表面活性剂的合成方法主要包括化学合 成和生物合成两种，其中生物合成方法具有环境 友好、生产成本低等优点。
3
新型绿色表面活性剂在应用过程中需注意其性能 与其他传统表面活性剂的差异，以及大规模生产 和应用的可行性问题。
选择合适的润湿剂需要考虑其润湿性能和稳定性，同时还需要考虑其与其他化学品的兼 容性。
起泡和消泡作用
起泡作用
表面活性剂能够降低液体的表面张力，使气体更容易在液体中形成气泡。在泡 沫灭火器、泡沫混凝土、泡沫清洗等领域中，起泡作用是表面活性剂的重要应 用之一。
消泡作用
在一些工业过程中，如纸浆制造、石油开采等，会产生大量的泡沫，影响生产 效率和产品质量。表面活性剂可以作为消泡剂，有效抑制泡沫的产生和稳定， 提高生产效率和产品质量。
详细描述
农药和医药中间体中的表面活性剂能够增加药物的溶解度，使其更好地分散在水中或穿透细胞膜，从而提高药物 的生物利用度和治疗效果。此外，表面活性剂还可以作为药物的载体，帮助药物在体内更好地分布和吸收。
05
词
磺化法是一种常用的表面活性剂合成方法， 通过将芳香族化合物与硫酸反应，引入磺酸 基团，从而制备出阴离子型表面活性剂。
总结词
化妆品中添加表面活性剂是为了提高产品的稳定性、润湿性和乳化效果。
详细描述
在化妆品中，表面活性剂可以作为乳化剂、润湿剂和分散剂，有助于将油性成分和水性成分混合在一 起，形成稳定且易于涂抹的质地。同时，表面活性剂还能帮助增加皮肤的水合作用，使皮肤更加柔软 光滑。
农药和医药中间体
大学表面活性剂复习资料（考试用）
大学表面活性剂复习资料（考试用）表面活性剂化学复习资料名词解释题目第一章表面活性剂的概述1.表面：液体或固体和气体的接触面。
（物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面）2. 界面：液体与液体，固体与固体或液体的接触面。
（物质相与相之间的分界面称之为界面）3. 表面张力：指垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力（N/m）。
4. 表面自由能：指液体增加单位表面上所需做的可逆功，或恒温恒压下增加单位表面积时体系自由能的增值，或单位表面上的分子比体相内部同分子量所具有的自由能过剩值，称为表面自由能（J/m2）。
5. 表面活性：在液体中加入某种物质使液体表面张力降低的性质叫表面活性。
如肥皂中的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。
6. 表面活性剂：是指在某液体中加入少量某物质时就能使液体表面张力急剧降低，并且产生一系列应用功能，该物质即为表面活性剂。
第二章表面活性剂的作用原理1. 吸附：表面上活性剂这种从水内部迁至表面，在表面富集的过程叫吸附。
2. 低表面能固体：表面活性剂的表面能<100mJ/m2的物质3. 高表面能固体：表面活性剂的表面能>100mJ/m2的物质。
4. 胶束：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。
（2）反胶束：表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性头尾朝外的含有水分子内核的聚集体，称为反胶团。
（3）临界胶束浓度：表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增加而急剧地降低，但是当浓度增加到一定值后，表面张力随溶液浓度的增加而变化不大，此时表面活性剂从分子或离子分散状态缔合成稳定的胶束，从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率等各种性能发生明显的突变，这个开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。
（4）亲水-亲油平衡值（HLB）：系表面活性剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。
表面活性剂的功能
表面活性剂的功能
凡是能吸附在溶液的表面上，较低浓度就能极高的降低表面张力的能力和效率的物质称为表面活性剂。
表面活性剂的分子结构可分为两部分，一部分是亲水基团，另一部分是疏水基团。
表面活性剂的性质主要由亲水基团决定，而亲水基团的结构变化多端，所以总体上可分为两大类：离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。
表面活性剂的功能主要有五类：润湿作用、乳化作用、悬浮分散作用、增溶作用、发泡作用。
1.润湿作用。
所谓润湿就是当固体与液体接触时，原来的固-气和液-气表面消失而形成新的固-液界面的现象。
表面活性剂以极性基团朝向固体，非极性基团朝向气、液体吸附于固体表面，形成定向排列的吸附层，使自由能较高的固体表面被碳氢链覆盖而转化为低能表面，达到改变润湿性能的目的。
2.乳化作用。
乳化作用是指两种不相混溶的液体中的一种以极小的粒子（粒径1-10微米）均匀地分散到另一种液体中形成乳状液的作用。
乳化过程中，表面活性剂可起两种主要作用，一是降低两种液体间界面张力的稳定作用；二是保护作用。
3.悬浮分散作用。
把固体微粒均匀、稳定地分散到液体介质中，形成悬浮体的作用叫做分散作用。
表面活性剂在固体颗粒表面的吸附，能够增加固体微粒重新聚积的能障，降低粒子聚积的倾向，提高分散体系的稳定性。
4.增溶作用。
增溶作用指表面活性剂有增加难溶性或不溶性物质在水中的溶解度的作用。
5.发泡作用。
气体分散在液体中的状态称为气泡。
向含有表面活性剂的水溶液中充气或施以搅拌，可形成被溶液包围的气泡。
表面活性剂的功能与应用乳化与破乳作用
01
02
03
破乳剂在污水处理中的应用
其他表面活性剂的应用领域
表面活性剂在食品工业中广泛应用于食品添加剂和加工助剂，如稳定剂、增稠剂和消泡剂等。
在医药领域，表面活性剂作为药物载体和药物增溶、稳定剂，有助于提高药物的生物利用度和稳定性。
表面活性剂在破乳过程中的作用
破乳是指将乳状液破坏，使油水两相分离的过程。表面活性剂在破乳过程中起到关键作用。通过改变表面活性剂的种类和浓度，可以调节乳状液的稳定性，从而实现油水相的有效分离。
表面活性剂在乳化与破乳中的重要性
表面活性剂在乳化与破乳过程中起着至关重要的作用。它们能够显著影响乳状液的形成、稳定性和分离效果。通过合理选择和应用表面活性剂，可以实现高效的乳化和破乳过程，广泛应用于石油、化工、食品和制药等领域。
表面活性剂在乳化与破乳中的作用与重要性
未来研究方向与展望
深入研究表面活性剂的分子结构和性能关系：进一步了解表面活性剂的分子结构与其乳化、破乳性能之间的关系，有助于发现新型高效的表面活性剂，提高乳化与破乳效果。
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影响乳状液稳定性的因素
界面膜的强度、界面电荷、温度、外力等。
乳状液的类型与稳定性
03
02
01
降低界面张力
表面活性剂能够显著降低油水界面张力，使油滴更容易形成和稳定。
形成界面膜
表面活性剂分子在油水界面上定向排列，形成具有一定强度的界面膜，防止油滴合并和破裂。
电荷稳定作用
某些表面活性剂能够使乳状液界面带电，产生静电排斥力，提高乳状液的稳定性。
表面活性剂在乳化过程中的作用
表面活性剂
绪论1.表面活性物质：凡是能降低溶剂表面张力的物质——有机酸、醇、醛溶液2.非表面活性物质：不能降低溶剂表面张力的物质——NaCl、Na2SO4等3.表面活性剂：在浓度很低时能大大降低溶剂的表面张力，在浓度达到一定值时，随浓度的增加，表面张力不再变化或变化不明显的物质——C8以上有机酸、有机胺盐、磺酸盐、苯磺酸盐4.表面活性剂的功能：①在表（界）面上吸附，形成吸附膜②在溶液内部自聚，形成胶团5.表面活性剂分类：⑴阴离子型：极性基带负电——羧酸盐（RCOO-M+）、磺酸盐（RSO3-M+）、硫酸酯盐（ROSO3-M+）、磷酸盐（RPO4-M+）⑵阳离子型：极性基带正电——季铵盐(RN+R’3 A-)、胺盐（RnNHm+A-，m=1~3，n=1~3）⑶两性型：正电性基团主要为氨基、季铵基，负电性基团主要是羧基和磺酸基。
氨基酸型：R-NH(CH2)n-CH2COO- 甜菜碱型：RN+(CH3)2CH2COO-咪唑啉型：N----CH2----CH2|| |R——C————-N+——CH2CH2OH|CH2COO-⑷非离子型：极性基不带电①多元醇类化合物（蔗糖酯型、甘油酯型、失水山梨醇脂肪酸酯——司盘）②聚乙二醇型（OP型——烷基酚聚氧乙烯醚平平加型——脂肪醇聚氧乙烯醚吐温型——聚山梨酯）⑸混合型：两种亲水基团，一种带电，一种不带电醇醚硫酸盐 R(C2H4O)nSO4Na6.表面张力：作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力（N/m）第一章表面活性剂的功能及其作用1.临界溶解温度（Tk 克拉夫特点）:离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升逐渐增加，当达到某一特定温度时，溶解度急剧陡升，该温度称为临界溶解温度2.Sa的浊点：非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升而降低，升至某一温度，溶液出现浑浊，经放置或离心可得到富胶团和贫胶团两个液相，这个温度称为该Sa的浊点（Tp）亲水基相同时，亲水基增加，亲水性升高，浊点升高；亲水基加成数固定，碳增加，亲油性升高，浊点降低。
表面活性剂及其作用
临界胶束浓度时各种性质的突变
临界胶束浓度 去污作用 密度改变
电导率
表面活性剂溶液的性 质
表面张力 渗透压
摩尔电导率 界面张力
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
浓度
表面活性剂在水中的溶解度
表面活性剂的亲水性越强，其在水中的溶解
的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分
子形成的胶束中。 经X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不同
程度的增大，而整个溶液的的依数性变化不大。
增溶作用的特点 （1）增溶作用可以使被溶物的化学势大大降低，
是自发过程，使整个系统更加稳定。
（2）增溶作用是一个可逆的平衡过程 （3）增溶后不存在两相，溶液是透明的 增溶作用的应用极为广泛，例如，增溶作用是
去污过程是带有污垢(用D表示)的固体(s)，浸 入水(w)中，在洗涤剂的作用下，降低污垢与固体
表面的粘湿功，使污垢脱落而达到去污目的.
5.洗涤作用
Wa sD s-w D-w
好的洗涤剂必须具有： （1）良好的润Байду номын сангаас性能 （2）能有效的降低被清洗固体与水及污垢与
水的界面张力，降低沾湿功
表面活性剂的用途极广，主要有五个方面： 1.润湿作用 浮游选矿 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。
浮游选矿的原理图 选择合适的捕集剂，
泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强
表面活性剂的作用原理和应用
表面活性剂的作用原理和应用
表面活性：因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性。
表面活性剂的用途极广，主要有5个方面。
1、润湿作用
表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。
2、起泡作用
“泡”就是由液体薄膜包围着的气体。
有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。
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。
3、增溶作用
非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。
经X射线衍射证实，增容后各种胶束都有不同程度的增大，而整个溶液的依赖性变化不大。
4、乳化作用
一种或者几种液体以大于10-7m直径的液体分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液。
要使它稳定存在，必须加乳化剂。
根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液（o/w），或以为连续相的油包水乳状液（w/o）。
有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂，称为破乳剂。
将乳状液中的分散相和分散介质分开。
例如原油中需要加入破乳剂将油和水分开。
5、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。
表面活性剂
图9-8 十二烷基硫酸钠在水中的溶解度与温度关系
Krafft点
Krafft点是离子型表面活性剂的特征值，Krafft点 也是表面活性剂应用温度的下限，或者说，只有在 温度高于Krafft点表面活性剂才能更好的发挥作 用。 如十二烷基硫酸钠的Krafft点为8℃，而十二烷基 磺酸钠的Krafft点为70℃，在室温条件下使用，前 者作增溶剂为好，后者的Krafft点高就不够理想 .
表面活性剂的表面活性
表面活性剂分子在固体表面的吸附
固体表面与表面活性剂接触时，表面活性剂分子 很容易在固体表面发生吸附，由于这种吸附，固体 表面的状态和性质可以发生很大的变化， 在药剂制备中有很大的应用价值。如固体疏水性粉 末表面吸附亲水性表面活性剂有利于药物的润湿和 溶解。 固体极性不同，对表面活性剂的吸附表现不同特 点。
庚基乙二醇十二烷基醚的表面张力与浓度的关系
（三）临界胶束浓度的测定
2.电导法 以表面活性剂溶液的摩尔电导率对浓度或浓 度的平方根作图，准确性以后者为最好，因 为浓度低时是直线，CMC值时摩尔电导率随 浓度的平方根变化很大。曲线的转折点即为 CMC值。
十二烷基磺酸水溶液的电导率与浓度的关系
二、亲水亲油平衡值（HLB）
（三）临界胶束浓度的测定
由于表面活性剂的物理性质在临界胶束浓度附近的 较小范围内会发生突变，所以利用此特性，可测定 CMC值。测定方法有多种，下面只介绍二种常用的 方法。 1.表面张力法 表面活性剂水溶液的表面张力开始 时随溶液浓度增大而急剧下降，当达到CMC值后， 这种下降则变得缓慢或不再下降。因此，以表面张 力对浓度的对数作图，概述
【大学课件】表面活性剂的性能和作用
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2.3表面活性剂分子在溶液中的正吸附
正吸附：表面活性剂在浓度较低时，基本集中在表面 形成单分子层，其在表面层的浓度大大高于溶液内的 浓度，并使溶液的表面张力降低到水的表面张力以下。 这种表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。
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2.4表面活性剂在固体表面的吸附
• 表面活性剂溶液与固体接触时，其分 子很容易在固体表面产生吸附，使固 体表面状态和性质发生改变。
cmc与表面活性剂的内在化学结构、无机盐、有机添加剂和 其他表面活性剂有关。在一定条件下（如温度、离子强度 等），表面活性剂的cmc一定（可通过手册查取），对比cmc 可了解表面活性剂的大小。凡有利于表面活性剂分子在表面 紧密排列的因素，均可提高表面活性。
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临界腔束浓度CMC：
(一)胶束的形成 临界腔束浓度CMC： 表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。 胶体粒子范围（1～100nm） 临界浓度通常在0.02%～0.5%左右。
质的有机化合物，它们能明显改变两 相间的界面张力或表面张力，具有润 湿、起泡、乳化、增溶等直接作用， 及平滑、抗静电、匀染与固色、润滑、 防锈、疏水、杀菌和凝集等间接作用。
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就结构而言，表面活性剂都有一个共同的特点，即其分子中含有 两种不同性质的基团。
一端是长链非极性基团，能溶于油而不溶于水，亦即所谓的疏 水基团或憎水基，一般都是长链的碳氢化合物，有时也为有机氟、 有机硅、有机磷、有机锡等。
另一端则是水溶性的基团，以保证整个表面活性剂能溶于水，并
有必要的溶解度。
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表面活性剂既亲水又亲油的两亲性，使其具有一部分可溶 于水而另一部分易从水中逃离的双重性质。在水溶液中， 尽管水分子与疏水基团存在着相互作用，但水分子之间的 作用力要远大于它们之间的作用，而疏水基团则存在着相 互吸引、相互缔合而离开水相的趋势。在水溶液中疏水基 团相互吸引、缔合的作用称为疏水作用（效应）。
表面活性剂的作用
表面活性剂的作用表面活性剂是一种在界面上降低表面张力、改变液体间接触角的物质，广泛应用于各个领域中。
它在生活中和工业领域中起到了重要的作用。
下面我们来具体了解表面活性剂的作用。
首先，表面活性剂可以降低液体的表面张力。
表面张力是指液体表面每单位长度所需的能量，表面活性剂可以降低这种能量的需求，使得液体的表面张力降低。
这一点在洗涤剂中很常见，洗涤剂中的表面活性剂可以使水分子更容易进入衣物纤维间隙，从而更好地清洁衣物。
其次，表面活性剂可以使液体分散均匀。
由于表面张力的存在，液体往往倾向于聚集在一起形成滴状或水珠状。
而表面活性剂的加入可以破坏这种聚集趋势，使液体分散均匀。
这一特性在乳化剂中得到了广泛应用，乳化剂可以使油和水混合均匀，形成乳状液体。
此外，表面活性剂还可以改变液体间的接触角。
接触角是指液体与固体或液体与液体接触点之间的夹角，是界面两种不同物质之间相互作用力的结果。
表面活性剂的加入可以改变这些相互作用力，从而改变接触角。
这在润湿剂中得到了应用，润湿剂可以使液体在固体表面的接触角减小，使液体更容易在固体表面上展开。
最后，表面活性剂还可以作为乳化剂、泡沫剂等。
乳化剂通过改变界面张力，使两种不相溶的液体混合均匀。
泡沫剂则利用表面活性剂能够在水中形成稳定泡沫的特性，用于洗涤、清洁和火灾灭火等多种领域。
综上所述，表面活性剂在各个领域中起到了重要的作用。
它可以降低液体的表面张力，使液体更容易进入细小的空隙中进行清洗；它可以使液体分散均匀，实现两种不相溶液体的混合；它可以改变液体间的接触角，实现液体在固体表面上的展开；它还可以作为乳化剂和泡沫剂等，广泛应用于各个领域中。
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——气液界面自由能；
——固液界面Байду номын сангаас由能。
1-7 沾湿过程
Wa为粘附功，根据热力学第二定律，在恒温恒压条件 下， Wa ＞0的过程为自发过程，即自发沾湿。
2.浸湿
图1-8 浸湿过程
该过程实质是固气界面变为固液界面，而液体表面在过程中无变 化。
在浸湿面积为单位值时，过程自由能的降低值为： (1-2)
Wi为浸湿功，反映了液体在固体表面上取代气体的能力。恒温恒 压下，Wi＞0，能自发浸湿。又称为粘附张力，用符号A来代表。
几千甚至上万。
表面活性剂结构
随疏水基碳原子数增加 而变大。非离子表面活性 剂亲溶剂性变弱时胶团聚 集数变大，反之亦然。
影响胶团聚
温度
温度升高降低醚氧与 水结合降低其亲水性， 从而使胶团聚集数增 加。
集数的因素
无机盐
离子型表面活性剂胶团 聚集数随盐浓度增加而 增加，对非离子表面活 性剂影响不大。
有机物
除表面活性剂的化学结构外，添加剂（如无机盐、 极性有机物）对表面活性剂的cmc会有影响；温度对 cmc也会有影响。
五、胶团的结构、大小和形状
1.胶团的结构
胶团的基本结构分为两部分：内核和外层，如图1-4所示。
外层
外层
内核
内核
a.离子型表面活性剂胶团；
b.非离子型表面活性剂胶团
图1-4 胶团结构示意图
一、润湿过程
润湿 过程
接触润湿 （沾湿）
指液体与固体接触，变液-气界面 和固-气界面为固-液界面的过程
侵入润湿 （浸湿）
指固体浸入液体中的过程
铺展润湿 （铺展）
液体在固体表面取代空气并展开的 过程
1. 沾湿
设接触面积为单位值，则此过程 中体系自由能的降低值（-△G）为：
(1-1)
式中 ——气固界面自由能；
含碳氟链的表面活性剂，其cmc要比同碳原 子数的碳氢链表面活性剂低得多，相应地表面活 性要高得多。碳氢链中的氢被氟部分取代的表面 活性剂，其cmc随被取代程度的增加而减少。但碳 氢链末端碳原子上的氢被氟取代的化合物，其cmc 反而升高。例如，CF3(CH2)8CH2N(CH3)3Br的cmc为 CH3(CH2)8CH2N(CH3)3Br的2倍。
同类型表面活性剂的临界胶团浓度随疏水基增大而降低， 这是由于表面活性剂分子或离子间的疏水相互作用随疏水基变 大而增强。
离子型表面活性剂的cmc随碳原子数变化呈现一定规律： 同系物每增加一个碳原子，cmc下降约一半。
非离子型表面活性剂，cmc受疏水基碳原子数的影响更大。 一般每增加两个碳原子，cmc下降至1/10。
3.铺展
铺展过程的实质是固液界面代替固气界 面，同时液体表面扩展，形成新的气液界面。 在铺展面积为单位值时，体系自由能降低为：
(1-3) 图1-9 液体在固体上的铺展过程
S称为铺展系数。恒温恒压下，S＞0，液体可以在固体表面自动 展开，连续地从固体表面取代气体。
对于同一体系，Wa＞Wi＞S,若S＞0，则Wa＞Wi＞0，故凡能自行铺 展的体系，必能润湿和沾湿。因此，常把铺展系数作为体系润湿 性能的指标。
3.碳氢链分支及极性基团位置的影响
非极性基团的碳氢链有分支结构，或极性基团处于 烃链较中间位置，会使烃链之间的相互作用减弱，cmc 值升高，表面活性降低。
在具有同样化学组成的表面活性剂分子异构体中， 直 碳 氢 链 的 表 面 活 性 剂 ， 其 cmc 最 低 ， 支 化 度 越 高 ， cmc越高。
液晶的特点是兼有某些晶体和流体的物理性质。从结构上看， 至少在一个方向上高度有序排列。
液晶
热致液晶
热致液晶的结构 和性质决定于体 系的温度
层状液晶 六方液晶 立方液晶
溶致液晶
溶致液晶则取决 于溶质分子与溶 剂分子间的相互 作用。
a.层状液晶；
b.六方液晶；
c.立方液晶
图1-6 表面活性剂溶致液晶的结构
（2）非离子型表面活性剂胶团的结构
内核是由疏水的碳氢链构成的类似于液态烃的内核。 胶团的外层由柔顺的聚氧乙烯链及与醚键相结合的水构成。非离子胶团不带 电，溶液中不存在扩散双电层。
2.胶团的大小
胶团的大小可用缔合成一个胶团粒子的表面活性剂 分子或离子的平均数目，即聚集数n来衡量。通常用光散射 法、超离心法、扩散-黏度法、荧光光谱法等方法测定胶团 的“分子量”，来确定胶团的聚集数。聚集数n可以从几十到
2.电导法
这是测定cmc的经典方法，具有简便的优点，但只限于 测定离子型表面活性剂。确定cmc时可用电导率对浓度或摩尔电 导率对浓度的平方根作图，转折点的浓度即为cmc。此方法对具 有较高活性的表面活性剂准确性高，灵敏度较好；对cmc较大的 表面活性剂灵敏度较差。无机盐的存在会影响测定的灵敏度。
3.染料法
由于胶团为几十个或更多的表面活性剂分子或离子的缔合 体，其尺寸进入光波波长范围，而具有较强的光散射。因此， 利用散射光强度-溶液浓度曲线中的突变点可以测定cmc。此 法除测定cmc外，还可以测定胶团的聚集数、胶团的形状和大 小。
四、表面活性剂的化学结构对临界胶团浓度的影响
1
表面活性剂类型
2
疏水基碳氢链长度
碳氢链相同时，极性基越靠近中间位置的，cmc越 大。
4.碳氢链上其他取代基的影响
在疏水基中除饱和碳氢链外还有其他基团时，会影响表面活 性剂的疏水性，进而影响其cmc。另外，碳氢链中有双键时，其 cmc较饱和化合物高。在疏水基中引入极性基(如-O-、-OH等)， 亦使cmc增大。
5.疏水基化学组成的影响
利用某些染料在水中和胶团中的颜色有明显差别的性质， 采用滴定的方法测定cmc。实验时，先在较高浓度(＞cmc)的表面 活性剂溶液中加入少量染料，此染料加溶于胶团中，呈现某种颜 色。再用滴定的方法，用水将此溶液稀释，直至颜色发生显著变 化，此时溶液的浓度即为cmc。只要找到合适的染料，此法非常 简便。但有时颜色变化不够明显，使cmc不易准确测定。
3 碳氢链分支及极性基团位置
4
碳氢链上其他取代基
5 疏水基化学组成
6
亲水基团
1.表面活性剂类型的影响
表面活性剂类型对临界胶团浓度有显著的影响。在疏水基 相同的情况下，离子型表面活性剂的cmc比非离子型的大，大约 差两个数量级。两性表面活性剂的cmc与有相同碳原子数疏水基 的离子型表面活性剂相近。
2.疏水基碳氢链长度的影响
图1-5表示出胶团形状随溶液浓度变化的情况。
图1-5 表面活性剂溶液中胶团的结构形成
七、液晶
当表面活性剂从水溶液中结晶时，它们的分子间会发生 强烈的相互作用，形成常见的晶体。它们虽是晶体，但与干的晶 体又有所不同。把溶剂加到这种表面活性剂晶体中，体系的结构 会发生转变，从高度有序的晶体形式变成较为无 序的相，称为液晶或介晶相。
6.亲水基团的影响
一价无机反离子对表面活性剂的cmc影响很小。 若反离子为非极性的有机离子，那么随着反离子碳氢 链 的 增 加 ， 表 面 活 性 剂 的 cmc 不 断 降 低 。 例 如 ， C12H25N(CH3)3Br 的 cmc 为 1 . 6 × 1 0 - 2 mol/L(25℃)， 而 C12H25N(CH3)3ּC12H25SO4的cmc为4×10-5mol/L。
加入有机物会发生加 溶作用，从而增加胶 团聚集数。
3.胶团的形状
浓度增加，
加适量油 可能形成微乳状液
浓度
更大
形成巨大的层状胶团
浓度继 续增加
棒状胶团还可以聚集成 束，形成六角束
10倍于cmc 或更大浓度
胶团一般是非球状的，而 呈棒状结构
浓度略大 于cmc
胶团大多呈球状。在有些情况下， 胶团形状呈扁圆状或盘状。
此时溶液的表面张力降至最低，溶液中的表面活性剂会从单体 （单个离子或分子）缔合成为胶态聚集物，即形成胶团。表面活 性剂中开始大量形成胶团的浓度叫临界胶团浓度（cmc）。当溶 液的浓度达到临界胶团浓度之后，若浓度再继续增加，溶液的表 面张力几乎不再下降，只是溶液中的胶团数目和聚集数增加，如 图1-3d所示。此状态相当于图1-2曲线上的水平部分。
表面活性剂
主讲：丁世环 邮箱：d8s8h8@
第一章 表面活性剂的功能及其作用
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 • 第六节 • 第七节
表面活性剂在溶液中的状态 润湿作用 泡沫 乳化作用 加溶与微乳 分散作用 洗涤作用
第一节 表面活性剂在溶液中的状态
一、表面活性剂溶液的性质
第一节 表面活性剂在溶液中的状态
2.表面活性剂的溶解度
（1）临界溶解温度（克拉夫特点） 离子型表面活性剂在 水中的溶解度随温度的上升逐渐增加，当达到某一特定温度时， 溶解度急剧陡升，该温度称为临界溶解温度（Krafft Point），以 Tk表示。
（2）表面活性剂的浊点 非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度上升而降低，升至某一
不同类型的液晶是由不同形状的胶团以不同方式聚集而成的： 层状液晶由层状胶团叠合而成； 六方液晶由长棒状胶团平行排列而成； 立方液晶则是由椭球形或短棒状胶团作立方点阵排列而成。
第二节 润湿作用
广义而言，润湿作用是指固体表面上的一种流体被另一种 与之不相混溶的流体所取代的过程。因此，润湿作用至少涉及三 相，其中两相是流体，一相是固体。能增强水或水溶液取代固体 表面空气能力的物质称为润湿剂。