第9章 表面活性剂的复配

• 混合胶束：βM
(1X 1 M (X )2 2 M ln )[2(l1 n ( C )C 1 M 21 M 2 /X /(1 1 M C 1 X M 1 )M )C 2 M ]1
M ln(C1M2/X1MC1M)
(1X1M)2
- X1M为混合胶束中表面活性剂1所占的摩尔百分数，则表面活性剂2 在混合胶束中所占的摩尔百分数为（1－X1M）
第9章 表面活性剂的复配
9.1 表面活性剂分子间的相互作用参数 9.2 产生加和增效作用的判据 9.3 表面活性剂的复配体系
• 目的：加和增效（Synergism），也可以叫做协同效应 • 即把不同类型的表面活性剂人为地混合后，得到的混合物
的性能比原来单一组分的性能更加优良，也就是通常所说 的“1＋1＞2”的效果。
• 当复配体系水溶液形成混合胶束的临界胶束浓度C12M，低 于其中任何一种单一表面活性剂的临界胶束浓度（C1M和 C2M）时，即称为产生正加和增效作用；如果混合物的临界 胶束浓度比任何一种单一组分的高，则称产生负加和增效 作用
• 产生加和增效作用的条件
（1）正加和增效作用 条件一：βM为负值，即βM＜0； 条件二：|βM|＞| ln(C1M/C2M) |
• 例如，单一的十二烷基硫酸钠在降低水的表面张力、起泡、 乳化及洗涤等性能方面远不如含有少量十二醇等物质的品 种。
• 在洗涤剂配方中，也常常加入少量的十二酰醇胺或氧化二 甲基十二烷基胺，用以改善产品的起泡性能和洗涤性能。
第9章 表面活性剂的复配
• 表面活性剂的最基本性质
– 在表面或界面形成定向吸附 – 在溶液内部形成胶束
*lnC ( 10
/C20) 2
• 产生最大加和增效作用时，表面活性剂浓度的总和，C12,min C1,2min C10ex pl2 nC 1 (0/C2 02
• βσ的负值越大，分子间相互吸引力越大，C12,min值越小； βσ正值越大，即分子间排斥力越大，则C12,min越大。
第9章 表面活性剂的复配
• 混合表面活性剂的性质
– 在表面或界面上形成混合单分子吸附层 – 在溶液内部形成混合胶束
• 无论是混合单分子吸附层还是混合胶束，两种表面活性剂 分子间均存在相互作用，其相互作用的形式和大小用分子 间相互作用参数β表示
第9章 表面活性剂的复配
• 混合单分子吸附层：βσ
(1X1)X 2l12ln(1 n C (1)C 2 /1X 2 /1C 1 (1 0 )X1)C 2 0 1
- C1M、C2M和C12M分别是两种单一表面活性剂和在特定组成比例下 （有确定的α值）混合表面活性剂的临界胶束浓度
• β值和两种表面活性剂混合的自由能相关
– β为负值表示两种分子相互吸引； – β值为正值，表示两种分子相互排斥 – β值的绝对值越大，表示分子的相互作用力越强 – 而β值接近0时，表明两种分子间几乎没有相互作用，近乎于理想
• 产生加和增效作用的条件
（1）正加和增效作用：条件一：βσ为负值，即βσ＜0；
条件二：|βσ|＞| ln(C10/C20) | （2）负加和增效作用：条件一：βσ为正值，即βσ＞0；
条件二：|βσ|＞| ln(C10/C20) |
• 产生最大加和增效作用时，表面活性剂1占活性剂总量的摩
尔百分数α*
ln(C12/ X1C10)
(1X1)2 - α：混合表面活性剂溶液中表面活性剂1所占的摩尔百分数，则表
面活性剂2的摩尔百分数为（1－α） - X1是混合单分子吸附层（膜）中表面活性剂1所占的摩尔百分数，
则混合单分子层中表面活性剂2的摩尔百分数为（1－X1） - C10、C20和C12分别是两种表面活性剂及其混合物在溶液中的浓度
第9章 表面活性剂的复配
9.2.1 降低表面张力
• 加和增效作用：使溶液的表面张力降低到一定程度时，所 需的两种表面活性剂的浓度之和低于单独使用复配体系中 的任何一种表面活性剂所需的浓度
• 负的加和增效作用：使溶液的表面张力降低到一定程度时， 所需的两种表面活性剂的浓度之和高于单独使用复配体系 中的任何一种表面活性剂所需的浓度
2. 疏水基团的影响
随表面活性剂疏水基碳链长度的增加，βσ和βM变得更负，即绝 对值增加，且为负值
源自文库
3. 介质pH值的影响
– 溶液pH值低于两性表面活性剂的等电点时，活性剂分子以正离子 形式存在，通过正电荷与阴离子表面活性剂发生相互作用
– 当介质的碱性或pH值增加，两性表面活性剂逐渐转变为电中性的 分子，甚至于负离子，与阴离子表面活性剂的相互作用力降低
混合
• β值一般在+2（弱排斥）到- 40（强吸引）之间
复配活性剂类型
阴离子－阳离子
阴离子－两性型 阴离子－非离子 阴离子－阴离子 阳离子－非离子
表9-1 部分表面活性剂分子间相互作用参数
复配物
C8H17SO4-Na+－C8H17N+(CH3)3BrC12H25SO4-Na+－C12H25N+(CH3)3BrC10H21SO4-Na+－C12H25N+H2(CH2)2COOC10H21SO3-Na+－C12H25 (OC2H4)7OH C15H31COO-Na+－C12H25SO3-Na+ C10H21N+(CH3)3Br-－C8H17(OC2H4)4OH
表9-2 十二烷基磺酸钠与十二烷基苯基甜菜碱复配体系分子间相互作用参数（25℃）
pH值
βσ
βM
5.0
-6.9
-5.4
5.8
-5.7
-5.0
6.7
-4.9
-4.4
4. 无机电解质的影响
无机电解质的添加，会使离子型表面活性剂与聚氧乙烯型非离子表 面活性剂混合体系中分子间相互作用力降低
5. 温度的影响
在10～40℃范围内，温度升高，分子间相互作用力低 。
温度（℃） 25 25 30 25 60 23
βσ -14.2 -27.8 -13.4 -1.5 -0.01
—
βM -10.2 -25.5 -10.6 -2.4 +0.2 -1.8
第9章 表面活性剂的复配
1. 离子类型的影响
阴离子－阳离子 ＞ 阴离子－两性型 ＞ 离子型－聚氧乙烯非离子型 ＞ 甜菜碱两性型－阳离子 ＞ 甜菜碱两性型－聚氧乙烯非离子型 ＞ 聚氧乙烯非离子型－聚氧乙烯非离子型