阳离子表面活性剂

表面活性剂阳离子表面活性剂●带正电荷,起表面活性作用的是阳离子。

●其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。

其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。

●常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)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。

两性离子表面活性剂●结构中同时具有正电荷和负电荷基团,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。

●卵磷脂是天然的两性离子表面活性剂。

主要来源于大豆和蛋黄。

●氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－甜菜碱型：R-N+(CH3)2-COO-。

在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。

临界胶束浓度表面活性剂在溶液中超过一定浓度时会从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚合物，即胶束（或称胶团）。

开始形成胶束的浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration) ，用CMC表示。

当溶液中形成胶束后溶液的性质如渗透压、浓度、界面张力、摩尔电导等都存在突变现象（一）胶束的形成、大小与形状胶束的形成:在临界胶束浓度时水分子的强大凝聚力把表面活性剂分子从其周围挤开，迫使表面活性剂分子的亲油基和亲水基各自互相接近，排列成亲油基在内、亲水基在外的球形缔合体，即胶束。

因此胶束的形成并不是由于亲油基和水分子间的斥力或亲油基彼此间的Vander waals引力所致，而是受水分子的排挤所致若在表面活性剂浓溶液中加入适量的非极性液体，则可形成亲水基指向胶束内，烃链指向非极性液体的胶束，称为反胶束。

胶体粒子范围（1～100nm）临界浓度通常在0.02%～0.5%左右Krafft点和浊点●Krafft点：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高至某一温度时，其溶解度急剧升高，该温度称为Krafft点。

Krafft点随憎水基团中烷基链长度增加而上升。

●离子型表面活性剂，Krafft点越高，其CMC越小。

只有在温度高于Krafft点表面活性剂才能更好的发挥作用。

●浊点：因加热聚乙烯型非离子表面活性剂溶液发生混浊的现象称为起昙，此时的温度称为浊点或昙点（cloud point）。

碳氢链越长，浊点越低。

表面活性剂的应用性能●液体的铺展●铺展是指一滴液体能在另一种不相溶的液体表面上自动形成一层薄膜的现象。

铺展系数与界面张力有如下的关系：S=σ底-（σ铺+σ底·铺）S为正值，则发生铺展现象。

S为负值，则不发生铺展现象。

表面张力小的液体可以在表面张力大的液体表面上铺展，反之则不能铺展。

表面活性剂的乳化作用（一）降低界面张力当水相与油相混合时，加入表面活性剂（乳化剂）可降低油水的界面张力，分散成稳定的乳剂。

但要根据所用油及乳剂的类型选择适宜的乳化剂（二）形成牢固的乳化膜乳化剂降低油水界面张力的同时被吸附于乳滴的表面上，并有规律地定向排列形成膜，可阻止乳滴的合并。

在乳滴周围形成的乳化剂膜称为乳化膜。

乳化剂在乳滴表面上排列越整齐，乳化膜就越牢固，乳剂也就越稳定。

乳状液●乳剂的基本组成水相water phase（W）—水或水溶液；油相oil phase（O）—与水不相混溶的有机液体乳化剂emulsifier—防止油水分层的稳定剂O/W乳剂的形成理论降低表面张力（降低油、水两相表面张力和表面自由能制备乳液时不必消耗更大的能量——乳液保持一定的分散状态和稳定性）形成牢固的乳化膜（乳化剂有规律地排列在液滴表面形成乳化膜，可阻止液滴合并。

两侧膜（水侧膜和油侧膜）存在两个表面张力，乳化膜向表面张力较大的一面弯曲，即内相是具有较高的表面张力的相。

）亲水乳化剂可降低水膜的表面张力，水成为连续相，形成O/W型乳剂；疏水乳化剂可降低油膜的表面张力，油成为连续相，形成W/O型乳剂。

乳剂的类型主要取决于乳化剂在两液相中的相对润湿性与溶解度，使乳化剂润湿或溶解得较多的一相是连续相。

乳化剂在液滴表面上排列越整齐，乳化膜就越牢固，所形成的乳剂越稳定。

3、乳化剂对乳剂的类型的影响✓乳剂的类型：O/W、W/O、W/O/W、O/W/O。

✓决定乳剂的类型的因素：①最主要是乳化剂的性质和乳化剂的HLB；②其次是形成乳化膜的牢固性、相容积比、温度、制备方法等。

影响乳化的因素①乳化剂的性质乳化剂的HLB值——与所用油相的要求相符乳化剂的溶解度——不能在油水两相中都易溶解②乳化剂的用量③乳化的温度与时间表面活性剂的润湿作用在固／液界面体系中加入表面活性剂后可以降低固液界面张力，从而降低固体与液体的接触角，对固体表面起润湿作用。

因此，作为润湿剂的表面活性剂，要求分子中的亲水基和亲油基应该具有适宜平衡，其HLB值一般在7~11之间，并应有适宜的溶解度。

表面活性剂的增溶作用●表面活性剂在水溶液中达到CMC值后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加，形成透明胶体溶液，这种作用称为增溶(solubilization)。

●CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高表面活性剂的起泡和消泡作用●泡沫是一层很薄的液膜包围着气体，是气体分散在液体中的分散体系。

●这类表面活性剂通常有较强的亲水性和较高的HLB值，在溶液中可降低溶液的界面张力而使泡沫稳定，称这些物质为起泡剂在产生稳定的泡沫情况下，加入一些HLB值为1~3的亲油性较强的表面活性剂，则可与泡沫液层争夺液膜表面而吸附在泡沫表面上，代替原来的起泡剂，而其本身并不能形成稳定的液膜，故使泡沫破坏，这种用来消除泡沫的表面活性剂称为消泡剂（antifoaming agent）。

少量的辛醇、戊醇、醚类、硅酮等也可起到消泡作用。

表面活性剂的去污作用去污剂或洗涤剂（detergent）是用于除去污垢的表面活性剂，HLB值一般为13~16。

常用的去污剂有油酸钠和其它脂肪酸的钠盐、钾盐、十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠等阴离子性表面活性剂。

去污剂的机理较为复杂，包括对污物表面的润湿、分散、乳化或增溶、起泡等多种过程。

表面活性剂的消毒和杀菌作用●大多数阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂都可用作消毒剂，少数阴离子表面活性剂也有类似作用，如甲酚皂、甲酚磺酸钠等。

●表面活性剂的消毒和杀菌作用可归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或破坏。

特种表面活性剂含氟表面活性剂“三高二憎”高热稳定性、高化学稳定性、高表面活性，憎水、憎油电镀金属铬工业中，为防止铬酸雾逸出，通常在镀液中加入含氟的表面活性剂胶黏剂（1）基料（黏料）在胶黏剂中起粘合作用的材料，也称主体材料，多为天然或合成高分子材料。

如各种合成树脂、橡胶、淀粉和蛋白质等。

胶黏剂常用的基料是合成树脂，这是一类高分子聚合材料，如丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛、氯丁橡胶、丁腈橡胶。

（2）固化剂和促进剂•固化剂是一类直接参与化学反应，使单体发生聚合反应，使低分子量的聚合物交联反应而固化的物质，即使单体或低聚物转变为线性或网状体型的高聚物，故又称为硬化剂或熟化剂。

乙二胺、间苯二胺、顺丁烯二酸酐及一些合成树脂，常用作固化剂。

•促进剂是能缩短固化时间、降低固化温度的化学物质。

（3）增塑剂增塑剂可增加粘合剂的流动性和浸润扩散力、提高基料柔韧性和耐低温性能、改善抗冲击性能、改善胶层脆性、增进熔融体的流动性。

（4）偶联剂在偶联剂分子化学结构中，既有极性部分，又有非极性部分，可同时与极性和非极性物质产生一定的结合力。

（5）填料填料是固体成分，不与基料发生反应，但能改善胶黏剂性能、降低成本，如提高胶黏剂的内聚强度、粘合力、耐热性，降低固化收缩率以及热膨胀系数。

胶黏剂对填料的粒度、湿含量、酸价以及用量等，均有严格要求。

常用的添料有铁粉、铅粉、锌粉、铜粉等金属粉，氧化铝、氧化铁、氧化锌、石英粉等氧化物，还有滑石粉、云母粉、陶土、玻璃纤维和碳纤维等。

6）溶剂溶剂可调节胶黏剂体系的粘度、提高其流平性、增加其润湿性和扩散能力、避免胶层厚薄不均、便于施工、延长使用期。

溶剂种类很多，如脂肪烃、芳香烃、酯、酮、醇和氯代烃等。

此外，还可加入增稠剂、稳定剂、防老剂、乳化剂、阻聚剂等辅助成分，以改善胶黏剂某些性能。

热塑性树脂胶黏剂•聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂是以乙酸乙烯酯（V Ac）作为单体在分散介质中经乳液聚合而制得的，俗称白胶或乳白胶。

•聚乙酸乙烯酯形成机理：自由基加聚反应•优点：（1）对多孔材料如木材、纸张、棉布、皮革、陶瓷等有很强的粘合力；（2）能够室温固化，干燥速度快；（3）胶膜无色透明，不污染被粘物；（4）不燃烧，不污染环境，安全无害；（5）单组分，使用方便，清洗容易，贮存期较长，可达1年以上。

•缺点：（1）耐水性和耐湿性差。

对冷水有一定的耐水性，但对温水的抵抗性极差；易吸湿，在湿度为65％的空气中吸湿率为胶重的1.3%，而在湿度为96％的空气中吸湿率则为3.5％。

（2）具有热塑性，耐热性差。

•聚乙酸乙烯酯乳液合成时，单体——乙酸乙烯酯，分散介质——水、引发剂——过氧化物（过硫酸钾、过硫酸铵，过氧化氢）、乳化剂——常见（OP-10、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、油酸钠）阴离子型乳化剂可用磺化动物脂，磺化植物油、烷基磺酸盐（如十二烷基磺酸钠）、保护胶体——（聚乙烯醇PV A（还可以增稠）、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠）、缓冲剂——碳酸盐、磷酸盐、醋酸盐（介质的pH越高，引发剂分解的越快），增塑剂——（邻苯二甲酸烷基酯类如邻苯二甲酸二丁酯和芳香族磷酸酯如磷酸三甲苯酯），还需冻融稳定剂以及各种调节剂等。

常用填料的物理性质热固性树脂胶黏剂酚醛树脂胶黏剂，环氧树脂胶黏剂酚醛树脂胶黏剂：特点——强度大耐热性耐溶剂价廉，缺点——性能较脆，固化久，应用——金属塑料木材。

酚醛树脂的合成原理•在酚醛树脂的合成中，根据原料的化学结构、酚和醛的用量（摩尔比）以及介质的pH值的不同，所生成的树脂有两种类型，即热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂。

–热固性酚醛树脂是在碱性催化剂作用下苯酚与甲醛以摩尔比小于1的情况下反应制成，一般用作胶黏剂的类型。

–热塑性酚醛树脂是在酸性催化剂作用下苯酚与甲醛以摩尔比大于1的情况下反应制成。

环氧树脂胶黏剂：由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶黏剂。

胶黏过程是一个复杂的物理和化学过程，包括浸润、粘附、固化等步骤，最后生成三维交联结构的固化物，把被粘物结合成一个整体。

胶接性能(强度、耐热性、耐腐蚀性、抗渗性等)不仅取决于胶黏剂的结构和性能以及被粘物表面结构和胶黏特性，而且和接头设计、胶黏剂的制备工艺和贮存以及胶接工艺等密切相关，同时还受周围环境(应力、温度、湿度、介质等)的制约。