表面活性剂及其应用

2.非离子型
小极性头，如RSOCH3 大极性头,如R(OC2H3)nOH
6.表面活性剂的HLB值
表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油基团的不同，很难用相同的单 位来衡量.
Griffin（格里芬）提出了用HLB(hydrophile - lipophile balance，亲水亲油平 衡)值来表示表面活性剂的亲水性.
4.临界胶束浓度
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（ micelle ）。
这种开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度， 简称CMC。
这时溶液性质与理想性质发生 偏离，在表面张力对浓度绘制 的曲线上会出现转折。继续增 加活性剂浓度，表面张力不再 降低，而体相中的胶束不断增 多、增大。
使水的表面张力明显降低所需要的表面活性剂的 浓度。显然，所需浓度愈低，表面活性剂的性能 愈好。
3.2 表面活性剂有效值
能够把水的表面张力降低到的最小值。显然,能 把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有 效。
表面活性剂的效率与有效值在数值上常常是相反 的。例如，当憎水基团的链长增加时，效率提高 而有效值降低。
3）表面活性剂在纳米复合材料中的应用
纳米复合材料无论形式、性能如何变化，主要有两种：①纳米粉体与基体材 料的直接复合；②纳米粉体前驱体与聚合物反应复合。 表面活性剂在消除两相界面中的作用：
偶低等通米性活电的基聚微性联界使过固。化吸改团合粒剂分界均系面进溶作面亲自体作引变时物的对散面匀中活行性用能油身颗用或，，中这纳作张一，性双使：、基的粒成当在的一米：用力致通剂头无表与面有再键朝与官改微表，。过的搭机：面固向机团， 向 聚 能 变 粒面改 ② 相 两 桥 胶活体聚链聚①使微合团过具活善表似亲，体性表合在的表纳粒物发程有性液面共性减增剂面物固同面米外的生称活剂体活溶使小加吸基而体时活微面复反为化在流性原之界有附团增表增性粒的合应活作纳动剂理介面机在静加面加剂的表中。化用米性在，于。物固电界成无降表面，把，。微，无形无③在体吸面为机低面活这具由粒使机成机表胶表附相空/无性性些有此表有反‘桥面团—面、容间机能剂官反可面机应有梁活中有即与性位—发中能应见的界物机作性的机可固，阻有生古团性，吸面之溶用剂溶物通体也防机了有可的表附相间液，的解之过表可止物极反能纳面、容更体表加度间降面以纳大应与米活静，， 进行相互渗透，以增加界面间的致密性。
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |——— | |——| |——| |——| |
石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇 O/W乳化剂
7.表面活性剂的一些重要作用
表面活性剂的用途极广，主要有五个方面:润湿作用、起 泡作用、增溶作用、乳化作用和洗涤作用。
表面活性剂及其应用
2.表面活性剂的结构特点
不论表面活性剂属于何种类型，都是由性质不同的两部 分组成。一部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基 团，另一部分为亲水疏油的极性基。这两部分分别处于 表面活性剂分子的两端。为不对称的分子结构。
图2 两亲分子示意图
3.表面活性剂效率和有效值
3.1 表面活性剂效率
1-H2O：MMT=2 2-H2O:MMT=1 3-NaMMT 图4 不同水含量的钠基蒙脱土的XRD谱图
4）表面活性剂在纳米结构材料中的作用
图5 表面活性剂形成的各种模板示意图 图6 液晶模板示意图
5）高分子表面活性剂在纳米材料制备中的应用
1958年就有人报告闻聚乙烯单体作为乳化剂第一次合成出聚乙 烯。从此,各种可聚合表面活性剂用于研究和合成不同的材料 引起人们极大的关注。高分子表面活性剂在纳米材料的合成和 应用的焦点主要在以下四个领域：高分子胶团，微囊，液晶和 超微乳。 此外，表面活性剂也用于脂质体和LB膜的制备，研究发现，许 多类型的表面活性剂都可以作为脂质体的膜材料。
（b）
2）表面活性剂在纳米粉体分散和表面修饰中的应用
表面修饰
分散处理 粒子复合处理 表面改性处理
接枝型高分子表面活性剂的结构特点是主链与支链的结构不同，可产生 微观相分离，利用这种结构特点可对聚合物材料进行表面修饰,得到正 负两表面亲水(油)性质不同的薄膜材料。因此，在加入纳米微粒时,高 分子表面活性剂能与纳米微粒之间形成很好的相容性。
表面活性剂亲水亲油的结构使其在溶液中具 有形成胶束的特性。这些胶束在溶液中成为 微型反应器,被广泛用于纳米粉体材料的合成 与制备中，尤其是使用溶液法制备纳米粉体 材料时，几乎都用表面活性剂作为超微反应 试剂。目前纳米粉体材料制备采用表面活性 剂的方法有：沉淀法，超微乳法，乳化法， 溶胶—凝胶法等。
胶团形成的超微反应器模型如图所示：
5.表面活性剂的分类
阳离子型
1.离子型
两性离子型
R-NH2·HCl 伯胺盐
C|H3 R-N-HCl
| H
C|H3 R-N-Hห้องสมุดไป่ตู้l
| CH3 C|H3 R-N|+-CH3ClCH3
RCOONa
仲胺盐 叔胺盐 季胺盐
羧酸盐
表面活性剂
阴离子型
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐
R-OPO3Na2 磷酸酯盐
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以 HLB=0;聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。
非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间,根据需要，可根据HLB值选择合适的 表面活性剂,例如：HLB值在2～6之间，作油包水型的乳化剂; 8～10之间作润湿 剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。
检验水包油乳状液
加入水溶性染料如 亚甲基蓝，说明水 是连续相。
加入油溶性的染料 红色苏丹Ⅲ，说明 油是不连续相。
洗涤作用
A.水的表面张力大，对油污润湿性
能差，不容易把油污洗掉。
B.加入表面活性剂后，憎水基团朝 向织物表面和吸附在污垢上，使污 垢逐步脱离表面。
C.污垢悬在水中或随泡沫浮到水面 后被去除，洁净表面被活性剂分子 占领。
二、表面活性剂的应用
1.表面活性剂在纳米制备中的应用
纳米技术 纳米材料合成技术 纳米测试技术 纳米应用技术 纳米生产技术
纳米粉体材料及 其表面修饰纳米 超微合成器
表面偶联效应
表面电阻效应
纳米复合材料
界面偶联效应 界面吸附分散效应
纳米结构材料
分子膜表面效应 结构模板
表面活性剂
1）表面活性剂在纳米粉体制备中的应用