表面活性剂(模板剂)应用常识与实验经验
表面活性剂作用原理及应用
表面活性剂作用原理及应用表面活性剂一词来自英语surfactant。
它实际上是短语surface active agent的缩合词。
它还有一个名字叫做tenside。
凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质，统称为表面活性剂。
它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。
表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH₂、—SO₃H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。
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将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气，以减小排斥。
而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力，抵消表面水分子原来受到的向内的拉力，亦即使水的表面张力降低。
这就是表面活性剂的发泡、乳化和湿润作用的基本原理。
在油-水系统中，表面活性剂分子会被吸附在油-水两相的界面上，而将极性基团插入水中，非极性部分则进入油中，在界面定向排列。
这在油-水相之间产生拉力，使油-水的界面张力降低。
这一性质对表面活性剂的广泛应用有重要的影响。
2、形成“胶束”胶束可为球形，也可是层状结构，都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。
如以球形表示极性基，以柱形表示疏水的非极性基，则单分子膜和胶束。
如溶液中有不溶于水的油类（不溶于水的有机液体的泛称），则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。
这称为表面活性剂的增溶作用。
表面活性剂在污垢和基底表面的吸附是去污洗涤的核心，吸附作用也是表面活性剂最基本的性质之一。
在洗涤过程中，表面活性剂的疏水基会尽可能地减少与水的接触，在表/界面上发生定向吸附，达到一定浓度后在体相形成聚集体，因此表面活性剂表现出一系列优良的性能，如润湿、乳化、增溶等。
表面活性剂可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用，且表面活性剂用量少（一般为百分之几到千分之几），操作方便、无毒无腐蚀，是较理想的化学用品。
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。
表面活性剂的功能和应用
表面活性剂的功能和应用1、简述增溶作用的方式。
非极性分子在胶团内核的增溶。
饱和脂肪烃、环烷烃及苯等不易极化的非极性有机化合物，一般被加溶于胶团的内核中，就像溶于非极性碳氢化合物液体中一样，紫外光谱或核磁共振谱表明被加溶物处于非极性环境中，X射线表明在加溶后胶团变大。
2）在表面活性剂分子间的增溶：对于分子结构与表面活性剂相似的极性有机化合物，如长链的醇、氨、脂肪酸和极性染料等两性分子，则是增溶于胶束的栅栏之间，这种方式增溶后胶束并不变大。
3）在胶束表面的吸附增溶，即吸附增溶。
是既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子极性有机化合物在胶束表面的增溶。
4）聚氧乙烯链间的增溶：以聚氧乙烯基为亲水基团的非离子表面活性剂，通常将被增溶物包藏在胶束外层的聚氧乙烯链中。
2、论述增溶作用的影响因素。
表面活性剂的化学结构：具有同样疏水基的表面活性剂，其增溶量有如下次序：非离子型＞阳离子型＞阴离子型；胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大；亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直链的小；带有不饱和结构的表面活性剂，或在活性剂分子上引入第二极性基团时，对烃类的增溶作用减小，而对长链极性物增溶作用增加。
2）被增溶物质的化学结构：脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而减小，随不饱和度及环化程度的增加而增大；带支链的饱和化合物与相应的直链异构体增溶量大致相同。
3）温度的影响：多数情况下，温度越高，增溶作用越大。
4）添加无机电解质的影响：离子型表面活性剂溶液中加入无机电解质,可增加烃类化合物的增溶程度，但使极性有机物的增溶程度减少。
5）有机物添加剂的影响：向表面活性剂中加烃类等非极性化合物，会使其增溶于表面活性剂胶束内部，使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束的“栅栏”中，即提高了极性有机物的增溶程度。
反之，添加极性有机物后，增溶于胶束的“栅栏”中，使非极性碳氢化合物增溶的空间变大，增溶量增加。
3、乳状液的类型及鉴别方法。
表面活性剂及其应用总结
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。
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)
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－ 等
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
(4) 磷酸酯盐
R-OSO3－
表面活性剂浓度变大 C < CMC C ＝ CMC 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
分子在溶液表面 定向排列，表面 张力迅速降低
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
胶束(micelle)
两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分
(1) 脂肪醇聚氧乙烯醚
表面活性剂实验报告
表面活性剂实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解表面活性剂的特性、作用机制以及其在不同条件下的表现，通过实验操作和数据观察，掌握表面活性剂的基本性质和应用。
二、实验原理表面活性剂是一种能够显著降低液体表面张力的物质，其分子结构通常由亲水基团和疏水基团组成。
亲水基团倾向于与水分子相互作用，而疏水基团则倾向于避开水相。
当表面活性剂溶于水中时，它们会在溶液表面定向排列，从而降低表面张力。
此外，表面活性剂还能在溶液中形成胶束，当浓度达到一定值时，胶束的形成会导致溶液性质发生显著变化。
三、实验材料与设备1、实验材料十二烷基硫酸钠（SDS）十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）氯化钠去离子水油酸钠2、实验设备表面张力仪恒温槽磁力搅拌器容量瓶移液管烧杯四、实验步骤1、表面张力的测定用去离子水清洗表面张力仪的测量探头，并用滤纸擦干。
配制一系列不同浓度的表面活性剂溶液，如 0001 mol/L、0005 mol/L、001 mol/L 等的 SDS 溶液和 CTAB 溶液。
将恒温槽温度设定为 25℃，待温度稳定后，将配制好的溶液放入恒温槽中恒温 15 分钟。
用表面张力仪测量各浓度溶液的表面张力，每个浓度测量三次，取平均值。
2、临界胶束浓度（CMC）的测定按照上述方法测定不同浓度表面活性剂溶液的表面张力。
以表面张力对浓度的对数作图，曲线的转折点所对应的浓度即为临界胶束浓度（CMC）。
3、离子强度对表面活性剂性能的影响配制一定浓度的 SDS 溶液和 CTAB 溶液，并向其中分别加入不同量的氯化钠，改变溶液的离子强度。
测定加入氯化钠后溶液的表面张力和 CMC。
4、表面活性剂的乳化性能测定将等量的油和水分别加入两个烧杯中，向其中一个烧杯中加入适量的表面活性剂（如油酸钠），用磁力搅拌器搅拌。
观察并比较两个烧杯中油和水的乳化情况。
五、实验数据与结果1、表面张力测定结果不同浓度 SDS 溶液的表面张力数据如下：｜浓度（mol/L）｜表面张力（mN/m）｜｜｜｜｜0001|728|｜0005|605|｜001|552|不同浓度 CTAB 溶液的表面张力数据如下：｜浓度（mol/L）｜表面张力（mN/m）｜｜｜｜｜0001|705|｜0005|582|｜001|456|2、临界胶束浓度（CMC）的测定结果通过作图法，得到 SDS 的 CMC 约为 0008 mol/L，CTAB 的 CMC约为 0002 mol/L。
表面活性剂的功能和应用
（2）增溶作用是一种可逆旳平衡过程 （3）增溶后不存在两相，溶液是透明旳
表面活性剂旳加溶作用，只 有在临界胶团浓度以上，胶团 大量生成后才显现出来。右图 为25℃时，微溶物2-硝基二苯 胺溶解度与表面活性剂溶液浓 度曲线。
一般滤纸能被水润湿而不为油润湿，所以往上滴加 少许乳状液，若液体不久展开并留下散落细小油滴， 则此乳状液为O/W型乳状液，不然为W/O型乳状液。 3．电导法
电导法旳原理基于这么旳事实，即一般情况下水 比油旳电导值高得多。
4．染色法 染料有油溶性和水溶性之分，前者能溶于油
使之染色，后者能溶于水使之染色。
1.表面活性剂旳类型对加溶能力有影响。 具有一样疏水基旳表面活性剂，其加溶量有
如下顺序：非离子型＞阳离子型＞阴离子型。
原因：非离子型表面活性剂旳cmc比离子型旳 低，而阳离子型表面活性剂形成旳胶团较疏松， 使其加溶作用比阴离子型旳强。
2、表面活性剂旳链长对加溶量有明显旳影响。
在同系物中，碳氢链越长，cmc越小，越易 形成胶团，且胶团大小随碳氢链增长而增长（聚 集数增长）。
3.1 增溶作用
§3.1.1 增溶作用旳定义和特点 §3.1.2 增溶作用旳方式 §3.1.3 增溶作用旳主要影响原因 §3.1.4 增溶作用旳应用
3.1.1增溶作用旳定义和特点
定义：因为表面活性剂胶束旳存在，使得 在溶剂中难溶乃至不溶旳物质溶解度明 显增长旳作用。
例如：常温下，乙苯基本不溶于水，但在 100mL0.3mol/L旳十六酸钾溶液中可溶解 3g。
.2 被增溶物旳化学构造
脂肪烃与烷基芳烃被增溶旳程度随其链 长旳增长而减小，随不饱和度及环化程度 旳增长而增大；
表面活性剂(模板剂)应用常识与实验经验
表面活性剂（模板剂法）相关知识与实验经验（读研期间经验分享）一、关于模板剂的溶解模板剂分子，尤其是嵌段式共聚物等，一般都是高分子。
高分子溶解是一个慢过程，溶剂分子要扩散到分子链中间，然后分子链滑移才一个溶出来，比无机的多了一个溶胀的过程，因此它的溶解是比较困难的（即便视觉上看起来溶了）。
要注意下温度，放烘箱里烘下，然后再搅再烘。
另外，若温度过低（<15°C），则在乙醇中溶解时会出现白色不透明的浑浊，但无颗粒。
稍微用吹风机吹一下，或放烘箱里烘一下，便可透明。
二、关于介孔结构的表征小角度X 射线是用于分析介孔结构周期性信息的。
由于介孔阵列的周期常数处于纳米量级，故其主要的衍射峰都出现在低角度范围（2θ=1°~10°）三、关于模板剂的烧除模板剂含碳较多，焙烧过程中容易积碳。
积碳的视觉表现就是出现黑色的小固体颗粒。
因为积碳会造成介孔孔道堵塞，且影响催化剂的活性，所以必须消除。
解决积碳的方法：（1）样品尽量研细，越细越好；（2）充分干燥，去除水分。
若干燥之前用超声分散一下，则效果更好；（3）减缓升温速率，1°C/min效果会更好；（4）在升温区间的中点，如250°C停留一段时间；四、拟考虑的模板剂的种类（备选待参）（1）F127：常用的非离子型表面活性剂。
与P123一样，F127也是三嵌段式共聚物，属于聚醚的一种。
不同的是，F127为雪花薄片状的固体（F-flake，雪花、薄片）；而P123为浆糊状的胶体（P-paste，浆糊）。
F127的分子式为EO106PO70EO106，而P123的分子式为EO20PO70EO20。
其中EO表示乙氧基，PO表示丙氧基。
所谓两性三嵌段聚合物，是一种表面活性剂，在水中加入一定量以后可以形成胶束。
由于EO嵌段的亲水性强于PO嵌段，所以在水中形成胶束以PO为内核，EO为壳层。
由于两者组成不同，所以形成的胶束大小不同，进一步聚集状态不同，一般的来讲，用P123可以制备二维六方结构的中孔分子筛（最经典的就是SBA-15）；F127可以制备立方相的中孔分子筛。
表面活性剂的应用
表面活性剂的应用
表面活性剂是一种具有高表面活性的化学物质，在许多领
域有着广泛的应用。
以下是一些常见的表面活性剂应用：
1. 清洁剂：表面活性剂是许多清洁产品（如洗衣粉、洗洁精、洗发水等）的主要成分，能够降低液体的表面张力，
使污垢和油脂更容易被水洗掉。
2. 乳化剂：表面活性剂能够使油水混合物形成稳定的乳液，常用于食品工业（如乳制品、沙拉酱等）和化妆品工业中。
3. 泡沫剂：表面活性剂能够使液体形成稳定的泡沫，广泛
应用于洗涤剂、洗手液和浴液等产品中。
4. 分散剂：表面活性剂在液体中能将固体或液体分散成细
小的颗粒，常用于油墨、涂料、颜料等工业中。
5. 稳定剂：表面活性剂能够稳定乳液、悬浮液和胶体溶液等，常用于食品、医药和化妆品工业中。
6. 表面改性剂：表面活性剂能够改变固体或液体的表面性质，使其具有特定的润湿性、抗静电性和抗腐蚀性等特性。
这种应用广泛用于纺织、皮革、纸张和塑料等工业中。
7. 化妆品：表面活性剂常用于化妆品中，包括洁面乳、卸
妆液、化妆水和乳液等，用于去除污垢、调整表面张力和
增加润滑性。
8. 农业：表面活性剂可用于农业中的农药喷雾，能够提高
农药在植物表面的覆盖率和附着力，提高农药效果。
总的来说，表面活性剂在许多不同的行业中有广泛的应用，从清洁剂到化妆品，都起着重要的作用。
表面活性剂实验报告
表面活性剂实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是研究不同类型表面活性剂的性能和特点，包括其乳化、起泡、去污等能力，并通过实验数据和现象的分析，深入了解表面活性剂的作用机制和应用范围。
二、实验原理表面活性剂是一类能够显著降低液体表面张力的物质。
它们的分子结构通常由亲水基团和疏水基团组成，这种特殊结构使得表面活性剂能够在溶液中定向排列，从而改变溶液的表面性质和界面行为。
乳化作用是指表面活性剂能够使互不相溶的两种液体形成稳定的乳状液。
起泡作用则是由于表面活性剂降低了液体的表面张力，使得气泡更容易形成和稳定存在。
去污作用则是表面活性剂能够将污垢从物体表面分散、乳化和去除。
三、实验材料与仪器1、实验材料十二烷基苯磺酸钠（阴离子表面活性剂）脂肪醇聚氧乙烯醚（非离子表面活性剂）油酸三乙醇胺（阳离子表面活性剂）食用油墨汁污垢布片蒸馏水2、实验仪器电子天平恒温水浴锅搅拌器具塞量筒表面张力仪比色管四、实验步骤1、表面张力的测定用电子天平准确称取一定量的表面活性剂，用蒸馏水配制成不同浓度的溶液。
使用表面张力仪测定各溶液的表面张力，记录数据。
2、乳化性能的测定在具塞量筒中分别加入等量的食用油和蒸馏水，然后分别加入不同类型和浓度的表面活性剂，剧烈振荡后静置，观察并记录乳液分层所需的时间。
3、起泡性能的测定在一定量的蒸馏水中加入适量的表面活性剂，用搅拌器搅拌一定时间，然后迅速倒入具塞量筒中，记录产生泡沫的体积和泡沫消失一半所需的时间。
4、去污性能的测定将污垢布片分别浸泡在含有不同表面活性剂的溶液中，在恒温水浴锅中加热一定时间后，取出布片，用清水冲洗干净，对比去污效果。
五、实验结果与分析1、表面张力测定结果随着表面活性剂浓度的增加，溶液的表面张力逐渐降低。
不同类型的表面活性剂降低表面张力的能力有所不同，其中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的效果较为显著。
2、乳化性能结果非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚在较低浓度下就表现出较好的乳化性能，乳液分层时间较长；阳离子表面活性剂油酸三乙醇胺的乳化效果相对较弱。
表面活性剂的试验总结
方法二： C12H25N(CH3)2+O2（空气） C12H25N(CH3)2 O
OB 12
方法三：和有机过氧酸，过氧醇反应
双氧水 十二烷基二 甲基胺，柠 檬酸 时间 操作 2:40 加入7.1g十二烷基二甲基胺 和0.1g柠檬酸 2:45 加入13.6g30%的双氧水 3:00 加入水，异丙醇 3:05 搅拌中 3:20 停止加热 3:30 冷却 3:40 加入亚硫酸钠 3:50 收集成品 升温到 69℃
中和
漂白
蒸馏
成品
时间 操作 14:23 加入冰醋酸 14:28 加入浓硫酸
现象 有刺激性气味 冒烟
14:32 加16g十二烷醇 15:05 继续搅拌 15:06 加入蒸馏水
粘稠度增加 粘稠度增加，有分层，上 层较浑浊 出现白色浑浊
15:10加入正丁醇 15:18 加入无水碳酸钠 15:30加入双氧水 15:35 静置分层 16:00 上层液蒸馏
浊点：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，溶解度会急剧下降并析出溶液出现混浊， 称为起昙，此温度成为浊点（昙点）
实验场面有点小混乱，人员安排不够合理化，其 他都表现较好。
实验二： 实验二：阴离子表面活性剂 K12的制备 的制备
原理： 原理：
CH3(CH2)10CH2OH+H2SO4 CH3(CH2)10CH2--OSO3H+Na2CO3
16:03 收集成品，拆装置 淡黄色透明液体
注意事项
160℃是较佳的反应温度。提高温度虽然 能使反应加快，但反应颜色可能因此加深
相关知识连接
非离子表面活性剂在水中不会解离，而是呈聚氧乙烯醚链， —(CHOCH2O)--.链中的氧原子和羟基都有与水分子生成氢 键的能力是化合物具有水溶性。通式如下 R-O(CH2CH2O)-H
ctab分子式
ctab分子式CTAB分子式为C19H42BrN，是一种常用的表面活性剂，广泛应用于化学、生物学、医药等领域。
本文将从不同角度介绍CTAB的性质、应用及其在人类生活中的重要性。
一、CTAB的性质CTAB是一种阳离子表面活性剂，其分子式为C19H42BrN。
它是一种白色固体，易溶于水，形成胶束结构。
CTAB具有良好的表面活性和胶束形成能力，对界面现象和胶体化学研究具有重要意义。
二、CTAB的应用1. 化学领域CTAB在化学合成中常用作催化剂或模板剂。
它可以在有机合成反应中促进反应速率，并控制产物的形貌和尺寸。
此外，CTAB还可以作为液晶、染料和电子材料的制备中的重要组分。
2. 生物学领域CTAB在生物学研究中有广泛的应用。
它常用于DNA、RNA和蛋白质的提取和纯化过程中，可以有效地去除杂质和细胞残渣。
此外，CTAB还可用于细胞培养、细胞转染和基因传递等实验中。
3. 医药领域CTAB在医药领域中的应用也非常重要。
它可以作为药物的载体，增加药物的溶解度和稳定性，并提高其生物利用度。
此外，CTAB还可用于皮肤护理产品和口腔护理产品中，具有良好的清洁和消毒效果。
三、CTAB在人类生活中的重要性1. 个人护理产品CTAB被广泛应用于个人护理产品中，如洗发水、沐浴露、牙膏等。
它可以帮助去除头皮和皮肤上的污垢和油脂，使头发和皮肤保持清洁和健康。
2. 医疗器械消毒CTAB具有优良的杀菌和消毒效果，被广泛应用于医疗器械的清洁和消毒过程中。
它可以有效地杀灭细菌和病毒，预防交叉感染的发生。
3. 环境保护CTAB在环境保护中也起到重要作用。
它可以作为污水处理剂，有效去除水中的有机物和重金属离子，净化水源，保护环境。
四、结语CTAB作为一种常用的表面活性剂，具有广泛的应用领域。
它在化学、生物学、医药等领域发挥着重要作用，并在人类生活中扮演着重要角色。
我们应当充分认识和重视CTAB的用途和意义，同时加强对其安全性和环境影响的研究，以更好地利用和管理这一重要化学品。
表面活性剂实验报告
表面活性剂实验报告导言：表面活性剂是一类具有特殊功能的化学物质，广泛应用于日常生活和工业生产中。
本实验旨在通过实验观察和数据分析，探究不同类型的表面活性剂在不同条件下的表面张力变化,并进一步了解表面活性剂的特性和应用。
实验目的：1. 观察不同表面活性剂在水中的溶解情况。
2. 测定不同表面活性剂的表面张力，并比较其差异。
3. 探究不同温度和浓度对表面活性剂表面张力的影响。
实验原理：表面活性剂是一类具有亲水性和亲油性的化合物，分子结构含有亲水基与疏水基，使其能够在水的表面形成有机膜。
表面活性剂分子在水中聚集成为胶束结构，形成胶束的条件是表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度(CMC)。
当表面活性剂浓度低于CMC时，表面活性剂分子散布在水中，不影响表面张力。
而当浓度高于CMC时，表面活性剂分子开始形成胶束，可降低水的表面张力。
同时，不同温度也会对表面活性剂胶束的形成和表面张力产生影响。
实验材料：1. 不同类型的表面活性剂（如：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂等）；2. 蒸馏水；3. 倒液漏斗；4. 表面张力测量仪（如：K12型表面张力测量仪）；5. 温度计。
实验步骤：1. 将不同类型的表面活性剂加入适量的蒸馏水中，以溶解。
并记录表面活性剂的种类和浓度。
2. 将测量仪器放置在水平稳定的台面上，并调整仪器平衡。
3. 使用倒液漏斗将蒸馏水缓慢注入测量仪器，直至形成水的凸面。
4. 当水的凸面高度稳定后，记录下此时的凸面高度。
5. 重复步骤3和4，使用加入不同表面活性剂的水溶液进行测量。
数据记录与分析：根据实验步骤获得的数据，我们可以通过计算表面张力值来比较不同表面活性剂的表面张力差异。
计算公式如下：表面张力=4hρgr^2其中，h为凸面的高度，ρ为水的密度，g为重力加速度，r为玻璃管的半径。
通过比较不同表面活性剂的表面张力值，可以得出它们的表面活性差异。
进一步，我们还可以探究不同温度和浓度对表面活性剂表面张力的影响。
表面活性剂分析和试验法课件
通过测量表面张力，可以了解液体表面层的分子间相互作用力，从而评估表面活性剂的吸附性能和界 面活性。常见的表面张力试验方法有悬液滴法、Wilhelmy板法、Du Noüy环法等。
润湿性能试验
总结词
润湿性能是指液体在固体表面铺展或被固体吸收的能力，是表面活性剂的重要性质之一。
详细描述
润湿性能试验主要通过测量接触角的大小来评估润湿性能。接触角越小，润湿性能越好。 常见的润湿性能试验方法有 sessile drop method、pendant drop method、 captive bubble method等。
表面活性剂的结构与性质
结构
表面活性剂分子通常由亲水基团和疏水基团组成，形成不对称结构。
性质
表面活性剂具有界面活性、溶解性、分散性、乳化性、增溶性等性质。
表面活性剂的应用
工业清洗
用于清洗机械、设备、金属表 面等。
化妆品
用于洗发水、沐浴露、护肤品 等产品中。
制药
用于制备药物悬浮液、乳剂、 注射剂等。
起泡性能试验
总结词
起泡性能是指液体形成泡沫的能力，是 表面活性剂在洗涤、制药等领域的重要 应用之一。
VS
详细描述
起泡性能试验主要通过测量泡沫的高度、 体积、稳定性等指标来评估起泡性能。常 见的起泡性能试验方法有 rotating cylinder method、trometer method、 bubbling method等。
05
表面活性剂的发展趋势与展望
新兴应用领域的开发
生物医药领域
表面活性剂在药物传递、基因治 疗和生物材料等方面具有广泛应 用，未来将进一步探索其在生物 医药领域的新应用。
能源领域
表面活性剂基础知识详解
表面活性剂基础知识详解1、表面张力分子在液体表面相对高速运动，分子之间存在内聚力，表面分子向本体进行收缩，我们把液体表面任意单位长度的收缩力称为表面张力，单位为N•m-1。
2、表面活性和表面活性剂将能降低溶剂表面张力的性质称为表面活性，而具有表面活性的物质称为表面活性物质。
把能在水溶液中分子发生缔合且形成胶束等缔合体，并具有较高的表面活性，同时还具有润湿﹑乳化﹑起泡﹑洗涤等作用的表面活性物质称为表面活性剂。
3、表面活性剂的分子结构特点表面活性剂是一种具有特殊结构和性质的有机化合物，它们能明显地改变两相间的界面张力或液体（一般为水）的表面张力，具有润湿﹑起泡﹑乳化﹑洗涤等性能。
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，这种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﹑有机锡链等。
另一端则是水溶性的基团，即亲水基团或亲水基。
亲水基团必须有足够的亲水性，以保证整个表面活性剂能溶于水，并有必要的溶解度。
由于表面活性剂含有亲水基和疏水基，因而它们至少能溶于液相中的某一相。
表面活性剂的这种既亲水又亲油的性质称为两亲性。
4、表面活性剂的类型表面活性剂是一种既有疏水基团又有亲水基团的两亲性分子。
表面活性剂的疏水基团一般是由长链的碳氢构成，如直链烷基C8～C20，支链烷基C8～C20，烷基苯基（烷基碳原子数为8～16）等。
疏水基团的差别主要是在碳氢链的结构变化上，差别较小，而亲水基团的种类则较多，所以表面活性剂的性质除与疏水基团的大小﹑形状有关外，主要还与亲水基团有关。
亲水基团的结构变化较疏水基团大，因而表面活性剂的分类一般以亲水基团的结构为依据。
这种分类是以亲水基团是否是离子型为主，将其分为阴离子型﹑阳离子型﹑非离子型﹑两性离子型和其他特殊类型的表面活性剂。
5、表面活性剂水溶液的特性①表面活性剂在界面上的吸附表面活性剂分子中具有亲油基和亲水基，为两亲分子。
表面活性剂化学实验讲义
一、实验目的1、了解配方原理；2、掌握配方中各组分的作用和添加量；3、掌握生活洗涤用品性能指标的检测方法。
二、配方设计原则1、产品的形态2、产品的外观：色泽；透明度等3、泡沫量及稳定性4、易清洗5、对皮肤刺激性小三、主要仪器及试剂粘度计，烘箱，冰箱，烧杯，搅拌器，温度计，6501，咪唑啉， CAB-30， AES，香精，氯化钠，柠檬酸四、浴液配方五、实验步骤1、浴液的制备将所用的玻璃仪器刷洗干净，调整设备正常运行，按配方称取原料（200g）⑴将6501咪唑啉 CAB-30 AES加入烧杯，加入去离子水，开动搅拌；⑵升温至85℃，保温20分钟（注意补充流失的水）；⑶室温下空气降温2℃-3℃/min；⑷温度降至50℃-55℃时用柠檬酸调pH值（5.5-6）；⑸温度降至40℃-45℃时加入香精；⑹用氯化钠调节粘度2、浴液性能检测⑴pH值的测定⑵粘度测定用旋转法测浴液的粘度，启动粘度计，显示值稳定后读数，然后关断电源。
如此反复测量三次示值，与平均值的最大偏差应不超过±5%，否则，应重新测量。
取三次测量的平均值为测量结果。
⑶耐寒性能测定将产品放入冰箱内，保持24小时，取出后缓自然条件下升至室温，观察外观变化。
⑷耐热性能测定将产品放入烘箱内，40℃保持24小时，取出后缓自然条件下降至室温，观察外观变化。
⑸固含量测定称取一定质量的产品（约5g），放入表面皿中，将产品放入烘箱内，80℃保持24小时，取出后称重。
六、结果与讨论1、产品中各组分的作用2、性能测定时的注意事项一、 实验目的1、测定十二烷基硫酸钠的表面张力与浓度的关系曲线；2、了解表面活性剂的表面吸附性质；3、掌握表面张力测定仪的原理和使用方法。
二、实验原理在化学结构上，表面活性剂都是由非极性的、亲油（疏水）的长碳氢链和极性的、亲水（疏油）的基团共同构成，这两个基团分处分子的两端，形成不对称的结构。
因此，表面活性剂分子是一种两亲分子，具有亲油又亲水的两亲性质。
表面活性剂知识总结
1、浊点（Cloud point），非离子表面活性剂的一个特性常数，其受表面活性剂分子结构和共存物质的影响。
表面活性剂的水溶液，随着温度的升高会出现浑浊现象，表面活性剂由完全溶解转变为部分溶解，其转变时的温度即为浊点温度。
浊点(CP) 是非离子表面活性剂(NS) 均匀胶束溶液发生相分离的温度，是其非常重要的物理参数。
2、根据中华人民共和国国家标准，每100 克样品中环氧乙烷基中氧的含量称为环氧值。
3、红外光谱是物质定性的重要方法之一。
其在化学领域中主要用于分子结构的基团表征，除具有高度的特征性，还有分析时间短、需要的试样量少、不破坏试样、测定方便等优点。
它的解析能够提供许多关于官能团的信息，可以帮助确定部分乃至全部分子类型及结构。
4、质谱分析是将样品转化为运动的带电气态离子，与磁场中按质荷比（m/z）大小分离并记录的分析方法。
质谱分析法是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。
但是，质谱分析法对样品有一定的要求。
其对盐的耐受能力较低，包括大分子盐（低聚合物）、小分子盐（有机盐、无机盐）等。
盐类由于在电喷雾系统中有强烈的竞争性离子化作用，导致较强的离子抑制效应，使得待测物的灵敏度明显降低。
其次，盐类的存在将产生一系列的离子加合峰，使谱图的解析复杂化。
此外，太多的盐类容易腐蚀和污染质谱系统硬件，需要及时清洗，严重时甚至导致硬件损坏。
5、氢原子具有磁性，如电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。
用核磁共振仪可以记录到有关信号，氢原子在分子中的化学环境不同，而显示出不同的吸收峰，峰与峰之间的差距被称作化学位移。
利用化学位移，峰面积和积分值等信息，进而推测其在碳骨架上的位置。
在核磁共振氢谱图中，特征峰的数目反映了有机分子中氢原子在化学环境的种类；不同特征峰的强度比及特征峰的高度比反映了不同化学环境下氢原子的数目比。
6、正交实验法就是利用排列整齐的表-正交表来对试验进行整体设计、综合比较、统计分析，实现通过少数的实验次数找到较好的生产条件，以达到最高生产工艺效果，这种试验设计法是从大量的试验点中挑选适量的具有代表性的点，利用已经造好的表格—正交表来安排试验并进行数据分析的方法。
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表面活性剂（模板剂法）相关知识与实验经验
（读研期间经验分享）
一、关于模板剂的溶解
模板剂分子，尤其是嵌段式共聚物等，一般都是高分子。
高分子溶解是一个慢过程，溶剂分子要扩散到分子链中间，然后分子链滑移才一个溶出来，比无机的多了一个溶胀的过程，因此它的溶解是比较困难的（即便视觉上看起来溶了）。
要注意下温度，放烘箱里烘下，然后再搅再烘。
另外，若温度过低（<15°C），则在乙醇中溶解时会出现白色不透明的浑浊，但无颗粒。
稍微用吹风机吹一下，或放烘箱里烘一下，便可透明。
二、关于介孔结构的表征
小角度X 射线是用于分析介孔结构周期性信息的。
由于介孔阵列的周期常数处于纳米量级，故其主要的衍射峰都出现在低角度围（2θ=1°~10°）
三、关于模板剂的烧除
模板剂含碳较多，焙烧过程中容易积碳。
积碳的视觉表现就是出现黑色的小固体颗粒。
因为积碳会造成介孔孔道堵塞，且影响催化剂的活性，所以必须消除。
解决积碳的方法：
（1）样品尽量研细，越细越好；
（2）充分干燥，去除水分。
若干燥之前用超声分散一下，
则效果更好；
（3）减缓升温速率，1°C/min效果会更好；
（4）在升温区间的中点，如250°C停留一段时间；
四、拟考虑的模板剂的种类（备选待参）
（1）F127：常用的非离子型表面活性剂。
与P123一样，F127也是三嵌段式共聚物，属于聚醚的一种。
不同的是，F127为雪花薄片状的固体（F-flake，雪花、薄片）；而P123为浆糊状的胶体（P-paste，浆糊）。
F127的分子式为
EO106PO70EO106，而P123的分子式为EO20PO70EO20。
其中EO表示乙氧基，PO表示丙氧基。
所谓两性三嵌段聚合物，是一种表面活性剂，在水中加入一定量以后可以形成胶束。
由于EO嵌段的亲水性强于PO嵌段，所以在水中形成胶束以PO为核，EO为壳层。
由于两者组成不同，所以形成的胶束大小不同，进一步聚集状态不同，一般的来讲，用P123可以制备二维六方结构的中孔分子筛（最经典的就是SBA-15）；F127可以制备立方相的中孔分子筛。
（2）渗透剂JFCS：非离子型表面活性剂复配物，化学组成为环氧乙烷和高级脂肪醇的缩合物。
黄色至棕黄色粘稠液体，溶于水，且冷水中溶解度大于热水中。
耐酸、耐碱、耐氯、耐热、耐硬水、耐金属盐。
（3）渗透剂JFC（渗透剂EA）：全称脂肪醇聚氧乙烯醚，属非离子表面活性剂。
淡黄色透明粘稠液体，易溶于水，能与任何其他表面活性剂混用，耐酸、耐碱、耐氯、耐热、耐硬水、耐金属盐。
（4）乳化剂SE（蔗糖酯）：又称蔗糖脂肪酸酯。
非离子表面活性剂。
白色至微褐色粉末或灰色至微黄色黏稠液体。
在酸性或碱性条件下加热则被皂化。
无味或稍有特殊的气味，易溶于乙醇、丙酮。
单酯可溶于热水，但二酯、三酯难溶于水。
单酯含量愈高，亲水力愈强。
对眼和皮肤刺激性小，无毒，易被微生物分解。
由蔗糖与脂肪酸甲酯在碱性催化剂及溶剂中进行酯交换制得。
分子式如下—
（5）硬脂酰乳酸钠（乳化剂SSL）：阴离子型表面活性剂，安全无毒，白色至浅黄色脆性固体或粉末，略有焦糖气味，稍具有吸湿性。
分子量378.52。
（6）十二烷基硫酸钠：化学式为C12H25―OSO3Na，平均分子量M=288。
别名椰油醇（或月桂醇）硫酸钠、K12、发泡剂等。
性状为白色或淡黄色粉状，溶于水，微溶于醇，不溶
于氯仿、醚。
对碱、弱酸和硬水不敏感（在强酸性溶液中则会水解）。
对热不稳定，在80°C下才是稳定的。
具有去污、乳化和优异的发泡力。
是一种无毒的阴离子表面活性剂。
分
子结构图为。
五、模板剂的毒性和温和性
通常，阳离子型毒性较大，阴离子型次之，非离子型和两性型则毒性最小，甚至有些小于乙醇的毒性，故而是安全的。
非离子表面活性剂属于低毒或无毒类，经口服无毒。
其中毒性最低的是PEG类，较次的是糖酯、AEO和Span、Tween 类，烷基酚聚醚类毒性偏高。
（具体参考《表面活性剂的温和性和安全性》）
毒性的取舍与催化活性的提高是筛选模板剂种类的重
要理由，也是构思大论文的思路。
六、水热合成的相关概念：
水热晶化法是在特制的密闭反应器 (高压釜 )中 ,采用水溶液作为反应介质 ,通过对反应器加热 ,创造一个高温、高压反应环境 ,使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶以形成分散的纳米晶核的方法。
七、表面活性剂概述
（1）阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍生物，由于它们分子中的氮含有孤对电子，故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带上正电荷。
因此,它们在酸性介质中才具有良好的表面活性；在碱性介质中容易与负离子相结合而析出，失去表面活性。
除含氮阳离子表面活性剂外，还有一小部分含硫、磷、砷等元素的阳离子表面活性剂。
阳离子型表面活性剂常见的是季铵盐类，高级脂肪胺类等。
做模板剂具有介孔规整有序性高，孔径分布和孔径尺寸易控制等优点，但孔径相对较小。
（2）阴离子型表面活性剂
阴离子表面活性剂在低温下较难溶解，随温度升高溶解度加大，溶解度达到极限时会析出表面活性剂的水合物。
但是，水溶液加热至一定温度时，表面活性剂分子发生缔合，溶解度会急剧增大。
阴离子表面活性剂的合成路线（S-I+，S-N+I-）与阳离子模板剂和非离子模板剂合成路线相比，经常得到无序的介孔结构，由于其导向和模板作用差，所以起初以阴离子表面活性剂制备结构材料的研究较少。
但是，阴离子表面活性剂具有制造成本低，毒性低等优点，因而目前对它的研究正在
兴起。
阴离子表面活性剂的历史最久。
l8世纪兴起的制皂业所生产的肥皂即为阴离子表面活性剂，肥皂属高级脂肪酸盐。
此外，有代表性的阴离子表面活性剂还有磺酸盐、硫酸酯盐、N-酰基氨基酸盐、磷酸酯盐等。
（3）非离子表面活性剂
非离子表面活性剂溶于水时不发生解离，其分子中的亲油基团与离子型表面活性剂的亲油基团大致
相同，其亲水基团主要是由具有一定数量的含氧基团(如羟基和聚氧乙烯链)构成。
由于非离子表面活性剂在溶液中不是以离子状
态存在，所以它的稳定性高，不易受强电解质存在的影响，也不易受酸、碱的影响，与其他类型表面活性剂能混合使用，相容性好，在各种溶剂中均有良好的溶解性，在固体表面上不发生强烈吸附。
非离子表面活性剂大多为液态和浆状态，它在水中的溶解度随温度升高而降低。
非离子表面活性剂按亲水基团分类，有聚氧乙烯型和多元醇型两类。
八、关于等体积浸渍
首先测定（比如1g）载体的吸附水溶液的饱和量（直到
载体表面刚好完全润湿为止，且不同载体有所区别），实验过程中根据载体质量要求换算出所需水溶液的体积或质量，这样含有活性组分的盐前驱体的浸渍液正好被吸附完全，在此过程中要搅拌一定时间，这样可以使浸渍液均匀的分散于载体上；然后室温放置12h左右后，80－120度（一般情况是100或110度下）干燥4－8小时后，再于300－600度下焙烧，自己根据需要定。
焙烧后粉碎研磨，选取所需的目数或颗粒度，最后是催化剂前驱体活化即所谓的还原步骤：液相还原（用醇溶液或水合阱或甲醛等）或气相还原（用流动的氢气或氮氢混合气体等）。
顺便提一下焙烧过程建议采用程序升温或在氮气气氛中进行。
等体积浸渍，其本质是利用毛细现象对活性组分的固载化，故而吸附速度不会太快。
因此如果过早的烘干会使大部分活性组分没充分进入孔道，很容易造成组分分布不均以及后期的活性，故浸渍时间宜长不宜短，12h或24h是较为合理的。
当然，这还要看载体的水热稳定性，如果催化剂载体水（热）稳定性好，也就是说水不会破坏载体，浸渍时间应该稍微长些，7-8小时不为过，如果像MCM-41由于其结构在水中容易塌陷，一般是浸渍时间很短，然后快速干燥。