第六章 表面活性剂
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聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
(1) 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗称平平加系列，具良好湿润性能
(2)烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
Span俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强 O
（二）HLB值的理论计算法
HLB=Σ（亲水基团 HLB数）-Σ（亲油 基团HLB数）+7
6.3.5表面活性剂的应用原理
表面活性剂的用途极广，主要有四个方面：
1.洗涤作用 2.润湿作用 3.乳化作用 4.浮选作用
1.洗涤和去污作用
洗涤体系是复杂的多相分散体系，润湿、渗透、 吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物 理的化学的过程…… 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。
胶束的形成
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。
Leabharlann Baidu
胶束结构示意图
可以利用测定 表面张力，电 导率等方法达 到测定临界胶 束浓度目的;
按离子类型
表面活性剂
1.离子型 2.非离子型
阳离子型 阴离子型 两性型
阴离子表面活性剂
RCOONa 羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
阳离子表面活性剂
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 |
R-N-HCl | H CH3 |
R-N-HCl | CH3
（c）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙 地密集于液面上，形成了单分子吸附膜。空气与水处 于完全隔离状态，表面吸附达饱和。在溶液内部，增 加表面活性剂,先是三三两两以疏水基互相靠拢，形成 球形胶束的最初形式。水表面张力急剧下降。
6.3.2、表面活性剂胶束
（一）临界胶束浓度
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度 即为临界胶束浓度（critical micell concentration, CMC）
香水
6.1表面活性剂的定义、应用和发 展趋势
表面张力：使液体表面分子向内收缩至最小 面积的这种力。
6.1.1表面活性剂的概念
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、 能使液体的表面张力显著下降的物质。
当在水中加入无机盐或糖类物质时， 则水的表面张力略有升高；非表面活性 物质
当在水中加入低级脂肪醇、脂肪酸时， 则水的表面张力下降，称此类物质为水 的表面活性物质。
第六章 表面活性剂
冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了化妆品 我们的生活也变得如此美好。若没有表面活性 剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。 但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有 人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表 面活性剂，人也没有了。
——英国著名界面化学家Ckint
指甲油
O O
Tween
O
O CR
O
CR
OH (3) 聚氧乙OH 烯烷基酰胺 R-CONH(CH(OC22HH4)xO4O)nH O(C2H4O)zH
常用作起泡剂、增粘剂
OH
O(C2H4O)yH
(4) 多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚 氧乙烯加成物Span类 及 Tween类表面活性剂即属
此类；具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物 质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×20
石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
不同 HLB值 的表面 活性剂 的应用 范围
仲胺盐 叔胺盐
CH3 |
R-N+-CH3Cl- 季胺盐
| CH3
两性表面活性剂
R-N+HCH2-CH2COO-H
氨基酸型
CH3 |
R-N+-CH2COO-H | CH3
甜菜碱型
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
非离子表面活性剂
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
烷基酚聚氧乙烯醚
R2N-(C2H4O)nH
6.1.3表面活性剂的发展趋势
远古时代：草木灰水、天然碱以及皂荚等碱 性物质。 20世纪：肥皂 20世纪中期：合成洗涤剂 • 1917年，德国化学家刚什尔合成烷基萘磺酸盐； • 应用领域：农药，医药，化妆品等 • 研究方向：安全，温和，易生物降解等
6.2.表面活性剂的结构特征和分类 6.2.1表面活性剂的结构特征
品工业以及生化实验
6.3表面活性剂的基本性质和应用
• 6.3.1表面活性剂在水溶液中的性质
（a）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面 活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力 下降不多，接近于纯水的状态。
b）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上， 即表面吸附量大为增加、空气和水的接触相 对减少，水表面张力下降
表面活性剂分子一般由非极性基团和一个以 上的极性基团组成。
表面活性剂分子
极性基团（亲水） 非极性烃链（疏水）
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 C C C CC C C
H2
O
CC
C C C C C C C C C OH H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2
硬脂酸
6.2.2 表面活性剂的分类
当在水中加入油酸钠、十二烷基硫酸 钠时，则水的表面张力能够显著的降低， 称此类物质为该溶剂的表面活性剂 (surfactant)。
图1 荷叶上的水珠的表面张力作用现象
6.1.2表面活性剂的应用
表面活性剂涉及应用学科各 领域之中，如：化工、纺织、食品、 医药卫生、药学中更是应用广泛： 制剂辅料、分析试剂、植物成分的 萃取等等。目前已有数千种之多， 逐渐发展成为一门新兴的应用学科。
表面活性
剂水溶液其
浓度只有稍
高 于 其 CMC
值时，才能
充分显示其
CMC
作用。
6.3.3、亲水亲油平衡值
（一）HLB值的概念
亲水亲油平衡值（hydrophile－ lipophile balance，HLB）表面活性 剂分子中亲水和亲油基团对油或水的 综合亲和力
在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当 亲水亲油性的表面活性剂
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
(1) 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗称平平加系列，具良好湿润性能
(2)烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
Span俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强 O
（二）HLB值的理论计算法
HLB=Σ（亲水基团 HLB数）-Σ（亲油 基团HLB数）+7
6.3.5表面活性剂的应用原理
表面活性剂的用途极广，主要有四个方面：
1.洗涤作用 2.润湿作用 3.乳化作用 4.浮选作用
1.洗涤和去污作用
洗涤体系是复杂的多相分散体系，润湿、渗透、 吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物 理的化学的过程…… 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。
胶束的形成
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。
Leabharlann Baidu
胶束结构示意图
可以利用测定 表面张力，电 导率等方法达 到测定临界胶 束浓度目的;
按离子类型
表面活性剂
1.离子型 2.非离子型
阳离子型 阴离子型 两性型
阴离子表面活性剂
RCOONa 羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
阳离子表面活性剂
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 |
R-N-HCl | H CH3 |
R-N-HCl | CH3
（c）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙 地密集于液面上，形成了单分子吸附膜。空气与水处 于完全隔离状态，表面吸附达饱和。在溶液内部，增 加表面活性剂,先是三三两两以疏水基互相靠拢，形成 球形胶束的最初形式。水表面张力急剧下降。
6.3.2、表面活性剂胶束
（一）临界胶束浓度
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度 即为临界胶束浓度（critical micell concentration, CMC）
香水
6.1表面活性剂的定义、应用和发 展趋势
表面张力：使液体表面分子向内收缩至最小 面积的这种力。
6.1.1表面活性剂的概念
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、 能使液体的表面张力显著下降的物质。
当在水中加入无机盐或糖类物质时， 则水的表面张力略有升高；非表面活性 物质
当在水中加入低级脂肪醇、脂肪酸时， 则水的表面张力下降，称此类物质为水 的表面活性物质。
第六章 表面活性剂
冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了化妆品 我们的生活也变得如此美好。若没有表面活性 剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。 但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有 人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表 面活性剂，人也没有了。
——英国著名界面化学家Ckint
指甲油
O O
Tween
O
O CR
O
CR
OH (3) 聚氧乙OH 烯烷基酰胺 R-CONH(CH(OC22HH4)xO4O)nH O(C2H4O)zH
常用作起泡剂、增粘剂
OH
O(C2H4O)yH
(4) 多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚 氧乙烯加成物Span类 及 Tween类表面活性剂即属
此类；具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物 质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×20
石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
不同 HLB值 的表面 活性剂 的应用 范围
仲胺盐 叔胺盐
CH3 |
R-N+-CH3Cl- 季胺盐
| CH3
两性表面活性剂
R-N+HCH2-CH2COO-H
氨基酸型
CH3 |
R-N+-CH2COO-H | CH3
甜菜碱型
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
非离子表面活性剂
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
烷基酚聚氧乙烯醚
R2N-(C2H4O)nH
6.1.3表面活性剂的发展趋势
远古时代：草木灰水、天然碱以及皂荚等碱 性物质。 20世纪：肥皂 20世纪中期：合成洗涤剂 • 1917年，德国化学家刚什尔合成烷基萘磺酸盐； • 应用领域：农药，医药，化妆品等 • 研究方向：安全，温和，易生物降解等
6.2.表面活性剂的结构特征和分类 6.2.1表面活性剂的结构特征
品工业以及生化实验
6.3表面活性剂的基本性质和应用
• 6.3.1表面活性剂在水溶液中的性质
（a）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面 活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力 下降不多，接近于纯水的状态。
b）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上， 即表面吸附量大为增加、空气和水的接触相 对减少，水表面张力下降
表面活性剂分子一般由非极性基团和一个以 上的极性基团组成。
表面活性剂分子
极性基团（亲水） 非极性烃链（疏水）
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 C C C CC C C
H2
O
CC
C C C C C C C C C OH H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2
硬脂酸
6.2.2 表面活性剂的分类
当在水中加入油酸钠、十二烷基硫酸 钠时，则水的表面张力能够显著的降低， 称此类物质为该溶剂的表面活性剂 (surfactant)。
图1 荷叶上的水珠的表面张力作用现象
6.1.2表面活性剂的应用
表面活性剂涉及应用学科各 领域之中，如：化工、纺织、食品、 医药卫生、药学中更是应用广泛： 制剂辅料、分析试剂、植物成分的 萃取等等。目前已有数千种之多， 逐渐发展成为一门新兴的应用学科。
表面活性
剂水溶液其
浓度只有稍
高 于 其 CMC
值时，才能
充分显示其
CMC
作用。
6.3.3、亲水亲油平衡值
（一）HLB值的概念
亲水亲油平衡值（hydrophile－ lipophile balance，HLB）表面活性 剂分子中亲水和亲油基团对油或水的 综合亲和力
在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当 亲水亲油性的表面活性剂