精细化学品化学表面活性剂优秀课件

σsg
θ
σsl
图 2-1 液 体 的 接 触 角
S－ 固 相 ； L－ 液 相 ； G－ 气 相 ； θ－ 接 触 角 ； x－ 三 相 接 触 线 上 任 一 点 ； σ lg－ 液 体 表 面 张 力 σsg － 固 -气 界 面 张 力 ； σsl－ 固 － 液 界 面 张 力
表面活性剂的主要作用
表面活性剂的主要作用
(4) 起泡作用 气泡稳定的原因：
（1）降低表面张力； （2）泡膜有一定的强度
和弹性； （3）要有适当的表面粘
度。
表面活性剂的主要作用
(5) 增溶作用 增溶与胶束有关，
由于胶束的存在而 使难溶物溶解度增 加的现象统称为增 溶现象。
表面活性剂的主要作用
γgl
G
γslL θ
S
表面活性剂的主要作用
接触角与固/气、固 /液、液/气界面张 力间的关系如右式， 此方程称为润湿方 程，又称杨氏方程。
cos sg sl gl
式中，θ为接触角，γsg 为固/气界面张力，γsl 为固 /液界面张力，γgl 为气/液界面张力。 显然，接触角越小润湿性能越好，习惯上将θ = 90°定 为润湿与否的标准：θ ＞ 90°叫做不润湿；θ ＜ 90° 则叫做润湿；θ = 0°则叫做铺展。
_
_
+
_
+_
++ + +
_
_
+ __
+ +
+
_ _
+ +
_+
+
_
_+
++
_ _
_
+
_+
++
_ _
_
__
_ _
++ ++
++ +
+ +
+
+ +
+
球形胶束模型
表面活性剂的主要作用
(3) 乳化作用
在油水两相体系中，加 入表面活性剂在强烈搅 拌下，油层被分散，表 面活性剂的憎水端吸附 到油珠的界面层，形成 均匀的细液滴乳化液， 这一过程称为乳化。分 为油/水乳化液和水/油 乳化液两种。
表面活性剂的主要作用
此外，有些表面活性剂还有抗 静电作用、柔软平滑作用、杀 菌作用等派生作用。
表面活性剂的有关概念
表面活性剂在分子结构上的特点，是兼 含有很强的亲水性和疏水性（或称憎水 性、亲油性）基团。
界面吸附 临界胶束浓度 亲水亲油平衡值HLB
临界胶束浓度
表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束 浓度，简称CMC。当溶液浓度低于CMC时， 由于表面活性剂分子的界面吸附和在界面上 定向排列，溶液的表面张力随浓度的增高而 迅速降低，其使用性能亦相应地提高。直至 达到CMC时，表面活性剂已在溶液的界面上 排列成单分子膜，此时表面张力降至最低点。 此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用 性能的影响不大。因此CMC是反映表面活性 剂的一个重要指标。
(2) 胶团化作用
➢ 表面活性剂在达到临界 胶束浓度(CMC)后，许 多分子缔合成胶团。在 溶液中，胶团与分子或 离子处于平衡状态。右 图为球形胶束模型：其 结构包括有胶束中心核、 平衡离子和周围的水层。 水溶液中的离子胶团有 扩散双电层，而非离子 胶团不存在扩散双电层。
+ ++
+ +
+ ++
+ __ __
精细化学品化学表面活 性剂
第一节 表面活性剂概述
表面活性剂百度文库
定义：表面活性剂是指在加入少量时就能 显著降低溶液表面张力并改变体系界面状 态的物质 。
表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶 团，从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、 起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、 抗静电等一系列物理化学作用及相应的实 际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的 精细化工产品。
液滴润湿示意图
(6) 润湿作用
固体表面与液体接触时，原来的 气-固界面消失，形成新的液-固 界面，这种现象称为润湿。表面 活性剂促进润湿，是基于：（1） 降低了水的表面张力，使水珠迅
γsg 速扩散达到完全润湿；（2）界 面定向作用。表面活性剂能提高 水的润湿和渗透能力，其大小常 用接触角来描述。在固、液、气 三相交界处，自固/液界面经过液 体内部到气/液界面的夹角叫做接 触角，以θ表示。
表面活性剂的主要作用
(7) 洗涤作用
洗涤功能是表面活性剂的最主要功能。工业上生产的 各种表面活性剂最大的消耗部门是家用洗衣粉、液状 洗涤剂和工业清洗剂。洗涤去污作用是由于表面活性 剂降低了表面张力而产生的润湿、渗透、乳化、增溶、 分散等多种性能综合的结果。被沾污物放入洗涤剂溶 液中，先充分润湿、渗透，使溶液进入油污内部，污 垢容易脱落，然后洗涤剂将脱落下来的油污乳化，分 散于溶液中，经清水漂洗而除去。
表面活性剂的主要作用
(1) 降低溶剂表面张力 表面张力是使液体表面尽量
缩小的力，也即液体分子间 的一种凝聚力。要使液相表 面伸展，就必须抵抗这种使 表面缩小的力。
表面张力
液体的表面张力来
源于物质的分子或
原子间的范德华力。
σ lg
表面张力是由于表 面分子和液体内部 分子所处的环境不 一样形成的?
表面活性剂的特征
(1) 结构特征 表面活性剂分子具有两 两亲分子示意图：
亲结构，亲油部分一般
由碳氢链（烃基），特 别是由长链烃基所构成， 亲水部分则由离子或非
O_
O SO O
Na+
离子型的亲水基所构成， （a） C12H25SO4-Na+ 而且这两部分分处两端，
形成不对称结构。
H O O OO O
表面活性剂的特征
(3) 界面定向
❖ 表面活性剂分子在界 面上会定向排列成分 子层。如图所示：
空气 界面
水 表面活性剂的界面定向
表面活性剂的特征
(4) 生成胶束 当表面活性剂溶质浓度达到一定时，它
的分子会产生聚集而生成胶束，这种浓 度的极限值称为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration, 简称CMC)。
去污力
溶
起泡力
液
性
质
表面张力
渗透力
CMC 表面活性剂浓度 表面活性剂浓度与溶液性质的关系
亲水亲油平衡值HLB
表面活性剂的应用性能取决于分子中亲 水和亲油两部分的组成和结构，这两部 分的亲水和亲油能力的不同，就使它的 应用范围和应用性能有差别。表面活性 剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度 之比值，就称为亲水亲油平衡值，简称 HLB值。
(b) C12H25(OC2H4)4OH
表面活性剂的特征
(2) 界面吸附
表面活性剂溶解在 溶液中，当达到平 衡时，表面活性剂 溶质在界面上的浓 度大于在溶液整体 中的浓度。
表面活性剂二元组分 稀溶液的界面吸附可
用吉布斯吸附式描述。
吉布斯等温吸附式可
表达如下：
S
CS nRT
d
dCS
对于脂肪醇表面活性剂，n = 1 ; 对 于1:1型离子型表面活性剂，n = 2 。